Ein Forschungsteam von Physikern aus Deutschland, der Schweiz und Korea hat eine interessante Entdeckung in der Grundlagenforschung auf dem Gebiet der Supraleitung gemacht. Die Arbeit der Forschenden, darunter Prof. Christian Bernhard vom Physikdepartment der Universität Freiburg, wird in der aktuellen Ausgabe von Nature Materials vorgestellt.

Blick in das Freiburger Infrarot-Spektrometer, mit dem ein Teil der Messungen gemacht wurden. (Foto: Christian Bernhard)

Die Supraleitung ist eines der nützlichsten und gleichzeitig eindrucksvollsten Quantenphänomene; sie ermöglicht es, Elektrizität ohne Verlust durch ein Material zu leiten. Es gibt aber nur wenige Materialien, gewisse Kupferoxid- oder Eisenarsenidverbindungen, in denen die Supraleitung bei technologisch relevanten Temperaturen auftritt. Die Wechselwirkung, welche diese so genannte Hochtemperatur-Supraleitung verursacht, konnte zudem bislang nicht eindeutig identifiziert werden.

Ein Team von Physikern aus Deutschland, der Schweiz und Südkorea hat nun durch Untersuchungen mit polarisiertem Infrarot-Licht und mit ultrakurzen Laserpulsen herausgefunden, dass eine sehr starke Kopplung zwischen der Auslenkung der Atome des Kristallgitters (Phononen) und der Ausrichtung der elementaren magnetischen Momente (Spins) von grosser Bedeutung sein könnte. In der Stammverbindung eines Eisenarsenid-Hochtemperatur-Supraleiters beobachteten sie, dass eine kurzzeitige Verzerrung des Kristallgitters eine Ausrichtung der magnetischen Spins bewirkt. Bemerkenswerterweise etabliert sich die magnetische Ordnung in weniger als einer Billionstel-Sekunde nach der Anregung durch einen extrem kurzen optischen Impuls. Die vorliegende Entdeckung demonstriert eine bislang unbekannte, ungewöhnlich starke Spin-Phonon-Kopplung deren Beitrag zur Hochtemperatur-Supraleitung nun genauer untersucht werden muss.

Link zur Publikation: Ultrafast transient generation of spin-density-wave order in the normal state of BaFe2As2 driven by coherent lattice vibrations

Kontakt: Prof. Christian Bernhard, Departement für Physik, 026 300 90 70, christian.bernhard@unifr.ch