Propriedades electrónicas dos novos supercondutores de FeAs.

Cofinanciado por:
Designação do projeto | Propriedades electrónicas dos novos supercondutores de FeAs.
Código do projecto | PTDC/FIS/101126/2008
Objetivo principal |

Região de intervenção |

Entidade beneficiária |
  • Universidade de Évora(líder)
  • Instituto Superior Técnico(parceiro)
  • Universidade do Porto - Faculdade de Ciências(parceiro)

Data de aprovação | 16-09-2009
Data de inicio | 01-04-2010
Data de conclusão | 01-04-2012

Custo total elegível |
Apoio financeiro da União Europeia |
Apoio financeiro público nacional/regional |
Apoio financeiro atribuído à Universidade de Évora | 19824 €

Resumo

A descoberta dos supercondutores de ferro com elementos do grupo V é muito recente (o primeiro artigo saiu em Janeiro de 2008) e despoletou um enorme interesse, tornando-se rapidamente num tema "quente", com vários trabalhos a aparecerem quase diariamente no arXiv.com, assinados por grupos de investigação espalhados pelo mundo. Neste Projecto, propomo-nos estudar as propriedades destes supercondutores de alta temperatura. As temperaturas críticas atingidas são as segundas mais altas e tem havido esforços no sentido de estabelecer as diferenças e semelhanças com os supercondutores baseados em cobre e oxigénio. Enquanto que a estrutura de bandas é relativamente bem conhecida, com uma superfície de Fermi compreendendo quatro folhas, a evidência experimental para a simetria de emparelhamento não é ainda clara. Assim, um debate está em curso envolvendo experimentalistas e teóricos acerca da natureza não convencional do hiato supercondutor, com basicamente dois cenários em disputa.

Debruçar-nos-emos na possível origem e efeitos das várias simetrias de emparelhamento, na relação entre as várias classes de compostos supercondutores de ferro-grupo V e suas simetrias de emparelhamento, e nas inesperadamente altas temperaturas críticas quando estão presentes átomos de terras-raras. Estudaremos a resposta destes materiais a correntes impostas, campos magnéticos (para induzir vórtices) e desordem. Estudaremos sistematicamente os diagramas de fase dos vários materiais. Este problema tem alguma semelhança com o dos fermiões pesados embora estes últimos sejam de correlações fortes. Este ponto é importante tecnicamente, uma vez que a descrição teórica daqueles poderá ser melhor controlada. Tal como no caso dos CuO e dos fermiões pesados, a proximidade da fase supercondutora de uma fase magnética sugere a importância das flutuações magnéticas como mecanismo para a interacção (repulsiva) que conduz ao emparelhamento. Todavia, contrariamente ao caso dos CuO onde o magnetismo ocorre com momentos localizados, nos supercondutores de ferro-grupo V o magnetismo pare ser de carácter mais itinerante. Um estudo comparativo do papel das impurezas neste materiais e nos de CuO será realizado, com ênfase do efeito  destas sobre as temperaturas críticas magnética e supercondutora.


Objetivos, atividades e resultados esperados/atingidos

The main points to be clarified about the pnictides and which we are going to address:

1- Clarification of the pairing symmetry
2- Effort towards the identification of the mechanism of superconductivity
3- Richness of properties due to multiband structure of these materials
4- Identification of a possible quantum critical point separating  antiferromagnetism and superconductivity in some of these materials.
5- The role of impurities (dopants) in suppression of Néel temperature and enhancement of superconducting critical temperature.

The methods we shall use are:

- quantum-field theory methods (Feynman diagrams, functional integration)
- Green's functions for impurity disorder (self-energy beyond Born approximation)
- computer simulations using Bogoliubov-de Gennes equations
- renormalization group
- numerical solution of mean-field equations (non-linear systems of equations)

Regarding item 1, experiments seem to show that both nodal and nodeless gap functions are observed in different classes of the pnictides.  We intend to analyze transport properties and, in particular, Andreev reflection to further extend the results for the various gap symmetries.
The outcome of Item 2 is harder to predict since it involves similar efforts to those carried out for over 23 years in the context of the cuprates of even longer for the heavy fermions. In this point we will take into account the nature of the itinerant magnetism as the glue that leads to the pairing in these materials, extending previous suggestions by other authors.
We will pay special attention to issues of competition/coexistence of the various phases. We will also pay particular attention to the rare earth substituted materials. Finally, the role of dopant impurities in the destruction of antiferromagnetic order and subsequent enhancement of superconducting temperature. Impurity resonant states will be searched for, as well as their effects on the electronic spectrum.