Prof. Fernando Garcia comenta a publicação de dois artigos liderados pelo Grupo de Espectroscopia de Materiais Quânticos do IFUSP que contaram com a colaboração entre grupos da UNICAMP, UFMG e da Universidade de Friburgo na Suíça. São parte do trabalho de doutorado de Marli Cantarino, premiado pelo programa de pós-graduação do IFUSP (melhor artigo e menção honrosa para melhor tese).
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Supercondutividade de alta temperatura crítica (HTSC) é tradicionalmente associada ao estudo dos óxidos cupratos. Recentemente, o campo foi significativamente expandido com a descoberta dos chamados supercondutores a base de ferro (FeSCs). Assim como no caso dos materiais óxidos, HTSC surge nos materiais FeSCs através de estratégias de dopagem (por elétrons ou por buracos), que promovem uma sintonia da estrutura eletrônica e propriedades magnéticas dos materiais. Outro ponto coincidente é que HTSC nos FeSCs também surge em proximidade a uma fase magnética.
Diferente do óxidos cupratos, no entanto, os FeSCs são sempre metálicos, o que motivou um consenso neste campo de pesquisa segundo o qual a sintonia do preenchimento eletrônico, por efeito de dopagem, é um parâmetro fundamental para entender a evolução do magnetismo nos FeSCs e, consequentemente, da fase HTSC.
Em dois estudos recentes, utilizamos espectroscopia de fotoemissão resolvida em ângulo (ARPES) e cálculos combinando teoria do funcional da densidade com teoria do campo médio dinâmico (DFT+DMFT) para investigar efeitos de dopagem no material BaFe2As2, quando Fe é parcialmente substituído por Cr (CrBFA) ou Mn (MnBFA). Nominalmente, estas substituições causam dopagem por buracos mas HTSC não é observada em CrBFA ou MnBFA. Curiosamente, dopagem por buracos é a estratégia que leva à maior temperatura para o aparecimento da HTSC, como no caso da substituição parcial de Ba por K.
Nossos resultados mostram que, contrário ao consenso estabelecido, a evolução do magnetismo em CrBFA e MnBFA não tem relação direta com o preenchimento eletrônico. Mostramos ainda que Cr é um dopante efetivo de buracos em CrBFA estabelecendo que a sintonia eletrônica apenas não é capaz de criar as condições suficientes para o surgimento de HTSC. Argumentamos que em CrBFA e MnBFA, o magnetismo introduzido pelos dopantes (seja Cr ou Mn) interage com o magnetismo do Fe excluindo a possibilidade de formação de HTSC.
Estes trabalhos foram liderados pelo grupo de espectroscopia de materiais quânticos no IFUSP e contaram com a colaboração entre grupos da UNICAMP, UFMG e da Universidade de Friburgo na Suíça. São parte do trabalho de doutorado de Marli Cantarino, hoje pesquisadora no ESRF, premiado pelo programa de pós-graduação do IFUSP (melhor artigo e menção honrosa para melhor tese). O trabalho no IFUSP foi financiado pela FAPESP.
Referências:
Marli R. Cantarino, Kevin R. Pakuszewski, Björn Salzmann, Pedro H. A. Moya, Wagner R. da Silva Neto, Gabriel S. Freitas, Pascoal G. Pagliuso, Cris Adriano, Walber H. Brito, Fernando A. Garcia.
Hole doping and electronic correlations in Cr substituted BaFe₂As₂ | SciPost Phys. 17, 141 (2024). DOI: 10.21468/SciPostPhys.17.5.141
Marli R. Cantarino, Kevin R. Pakuszewski, Björn Salzmann, Pedro H. A. Moya, Wagner R. da Silva Neto, Gabriel S. Freitas, P. G. Pagliuso, Walber H. Brito, Claude Monney, C. Adriano, Fernando A. Garcia.
Incoherent electronic band states in Mn-substituted BaFe₂As₂ | Phys. Rev. B 108, 245124 (2023). DOI: 10.1103/PhysRevB.108.245124
