Síntesis, caracterización estructural y estudio de las propiedades superconductoras de la familia de los calcogenuros de hierro dopados con azufre?.

MARICEL RODRIGUEZ, CARLOS ACHA Y GRISELDA POLLA

Santa Fé capital

Congreso; VIII Reunión Anual de la Asociación Argentina de Cristalografía (AACr).; 2012

AACr

Recientemente [1], se ha encontrado que al dopar un óxido nitrogenoide de hierro ("iron pnictide") de fórmula ReFeAsO (Re: tierras raras) tanto con huecos como con agujeros gracias a reemplazar parcialmente el oxígeno [2] o la tierra rara, presenta un estado superconductor con temperaturas entre 40 K y 55 K y campos críticos del orden de los 65 T a 4 K [3]. De esta manera, estos compuestos conforman una nueva clase de superconductores de alta temperatura crítica (Tc). Estudios adicionales mostraron la existencia de otras familias de nitrogenoides de hierro superconductores, como AeFe2As2 (Ae: Ca, Sr, Ba) y AFeAs (A: Li, Na) y de una nueva familia llamada calcogenuros de hierro (?iron chalcogenide?), dado por el compuesto FeTe1-xSex [4]. Los compuestos de fórmula FeTe1-xSex tienen la estructura más sencilla entre los superconductores basados en hierro, debido a que está compuesto sólo por capas de Fe y Se/Te con una estructura del tipo anti-PbO (grupo espacial P4/nmm). Dada su sencillez estructural, se eligió a la familia FeTe1-xSex para doparla con azufre, con el fin de deformar la estructura (el azufre tiene un radio iónico mucho menor que el teluro y el selenio) y estudiar cuáles son los parámetros relevantes para favorecer la aparición del estado superconductor. Se realizaron los compuestos cerámicos FeTe1-x-ySexSy. A partir de la elección de valores de "x" y de "y" se obtuvieron una familia de siete compuestos dados por x = 0, 0.1, 0.25, 0.3, 0.4, 0.45 y 0.5. Las síntesis se realizaron con la técnica de reacción en estado sólido y aplicando tratamientos térmicos adicionales. Las muestras se caracterizaron mediante difracción de Rayos X, microscopía electrónica de barrido (SEM) y espectroscopía de rayos por energía dispersiva (EDAX) y el estudio del estado superconductor mediante un magnetómetro del tipo SQUID. Los resultados obtenidos indican que se obtuvieron muestras monofásicas con un contenido de impurezas menor al 5%. Se observó, también, una coexistencia del estado superconductor y ferromagnético a bajas temperaturas y una transición magnética alrededor de los 130 K, que podría llegar a ser consistente con una transición antiferromagnética o una transición estructural del tipo Verwey, como la que se observa en la magnetita (Fe3O4). Además, se realizó un estudio de los parámetros estructurales y se propuso un modelo empírico que correlaciona la temperatura crítica con dichos parámetros. [1] X. H. Chen et al, Nature, 453, 761 (2008). [2] Ren, Zhi-An, EPL (Europhysics Letters), 83, 17002 (2008). [3] F. Hunte et al, Nature, 453 903 (2008). [4] F. Hsu et al, Proc.Natl. Acad. Sci. U.S.A., 105, 14262 (2008).