FeSe: nuevas perspectivas del Monte Carlo cuántico

MARIO DAGRADA; MICHELE CASULA; VERONICA LAURA VILDOSOLA; RUBEN WEHT; SANDRO SORELLA; FRANCESCO MAURI

La Plata

Workshop; VI Reunión Nacional de Sólidos 2015; 2015

Desde el descubrimiento de los superconductores basados en hierro (FeSCs) en 2008[1], la búsqueda de una teoría microscópica de superconductividad no conven-cional tomó un nuevo impulso. Si bien se está muy lejos de encontrar la respuesta a esta búsqueda, se sabe que el comportamiento superconductor de los FeSCs está íntimamente ligado a las interacciones magnéticas. Variaciones mínimas en los parámetros estructurales más importantes también cumplen un rol determinante en las propiedades superconductoras de estos materiales. Uno de los compuestos más simples pero más intrigantes entre los FeSCs es el seleniuro de hierro (FeSe). A difer-encia de otros FeSCs, no muestra un orden magnético de largo alcance, mientras que presenta grandes fluctuaciones de espín, que aumentan cuando se acerca a la fase de superconducción[2]. Además, la temperatura crítica tiene un comportamiento significativo bajo presión: presenta un máximo de alrededor de 5 GPa que corresponde a un mínimo en la distancia del Se a los planos de hierro[3]. En trabajos teóricos anteriores, basados principalmente en la Teoría Funcional de la Densidad (DFT), no han logrado predecir estas características particulares. Aquí presentamos un estudio ex-tensivo de las propiedades estructurales y magnéticas del FeSe paramagnético a través del enfoque del Monte Carlo cuántico (QMC)[4]. Podemos describir con precisión las interacciones más importantes involucradas en la física del FeSe usando una fun-ción de onda variacional de tipo Jastrow-Single Determinant. Además, este método nos permite obtener parámetros estructurales optimizados directamente en el marco del Monte Carlo Variacional. Este enfoque ya se ha aplicado con éxito en el estudio de la función de acoplamiento electrónico (pairing function) en el mismo material[5].Nuestros método pudo reproducir de manera cualitativa el comportamiento de la distancia del Se bajo presión, incluyendo el mínimo de alrededor de 5 GPa. Explicamos tal comportamiento como una concurrencia de dos efectos relacionados con el Fe-Fe y la distancia entre los planos de hierro. A partir de nuestros cálculos, extrajimos un modelo simple de la distancia del Se bajo presión, que concuerda con los datos experimentales. Luego, investigamos las fluctuaciones de espín del FeSe a través de la medición directa de la función de correlación de espín. Nuestros cálculos presentanun momento magnético del Fe local de tamaño relevante, concordante con resultados previos[6]; también se predice una fuerte evidencia de la frustración magnética en el sistema. Finalmente, establecimos una conexión entre la comportamiento de la distancia del Se y las fluctuaciones de espín bajo presión y analizamos su relación con laspropiedades superconductivas del FeSe. Este trabajo representa un punto de partida hacia un descripción predictiva por primeros principios de los FeSCs y demuestra que el QMC es una herramienta prometedora para este propósito.