NMR spectroscopy of iron-based superconductors in very high magnetic fields
Final Report Abstract
Im Zeitraum der Stipendienförderung wurden vorwiegend Untersuchungen an eisenbasierten, supraleitenden Verbindungen (FeSI) mittels nuklearer magnetischer Resonanz (NMR) im Parameterraum höchster Magnetfelder und tiefster Temperaturen am National High Magnetic Field Laboratory (NHMFL), Tallahassee, USA, vorgenommen. Die Projekte wurden in Kooperation mit Wissenschaftlern vom Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung (IFW) Dresden und der TU Dresden durchgeführt. Hochfeld-NMR-Experinnente am eisenbasierten Supraleiter LiFeAs zeigen ein im Vergleich zu publizierten Ergebnissen deutlich geringeres kritisches Magnetfeld Hc2, oberhalb dessen der supraleitende Zustand unterdrückt ist. Die Daten weisen auf die Existenz einer intermediären Phase hin, die durch ausgeprägte Fluktuationen des supraleitenden Ordnungsparameters gekennzeichnet zu sein scheint. Dies könnte darauf hindeuten, dass die in der Literatur durch makroskopische Messgrößen bestimmte Grenze zu dieser intermediären Phase als Einsetzen der Volumensupraleitung und somit als oberes kritisches Feld interpretiert wurde. Untersuchungen an der Fluor-dotierten Verbindung LaO1-xFxFeAs bei externen Magnetfelder bis 30 T zeigen ein dynamisches, spinglassartiges Verhalten im Fluor-unterdotieren Bereich, welches phänomenologisch durch ein Bloembergen-Purcell-Pound-Modell beschrieben werden kann. Diese Ergebnisse liefern wertvolle Informationen für ein erweitertes Verständnis des Wechselspiels zwischen unkonventioneller Supraleitung und magnetischen Fluktuationen in den FeSI. NMR/NQR-Untersuchungen an dem nicht-zentrosymmetrischen Supraleiter SrPtAs bei tiefsten Temperaturen zwischen 150 mK und 10 K konnten diese Verbindung als Multiband-Supraleiter im Limit schwacher Kopplung der elektronischen Freiheitsgrade auf den unterschiedlichen Fermiflächen identifizieren. Die Untersuchung des durch pSR-Experimente indizierten Auftretens spontaner lokaler Magnetisierung infolge der Brechung von Zeitumkehrsymmetrien wird, auf den erzielten Ergebnissen aufbauend, an zukünftig verfügbaren, einkristallinen Proben möglich sein. Tieftemperaturuntersuchungen an dem metallorganischen, eindimensionalen Spinkettensystem Kupfer Pyrazin Dinitrat (CuPzN) mittels NMR zeigen die Existenz einer magnetisch langreichweitig geordneten Phase unterhalb von etwa 180 mK bei externen Magnetfeldern von 10 bis 15 T. Die bei Temperaturen nahe dieser geordneten Phase beobachteten Signaturen eines magnetfeldgetriebenen Quantenphasenübergangs sind durch vorwiegend eindimensionale Vielteilchenwechselwirkungen unter Einwirkung höherdimensionaler, magnetischer Korrelationen beschreibbar.
Publications
- „Multigap superconductivity in locally noncentrosymmetric SrPtAs: An 75As nuclear quadrupole resonance investigation"
F. Brückner, R. Sarkar, M. Günther, H. Kühne, H. Luetkens, T. Neupert, A.P. Reyes, P.L. Kuhns, P.K. Biswas, T. Stürzer, P. Johrendt, and H.-H. Klauss
(See online at https://doi.org/10.1103/PhysRevB.90.220503) - „Progressive slowing down of spin fluctuations in underdoped LaFeAsO-xFx"; Physical Review B 88. 104503 (2013)
F. Hammerath, U. Gräfe, H. Kühne, P.L. Kuhns, A.P. Reyes, G. Lang, S. Wurmehl. B. Büchner, P. Carretta, and H.-J. Gräfe
(See online at https://doi.org/10.1103/PhysRevB.88.104503)
