En una nova sèrie d'experiments complementaris, personal científic de l'Institut d'Estructura Electrònica i Làser (IESL) del FORTH — Myrsini Kaitatzi, Alexandros Deltsidis, Izar Capel Berdiell i Alexandros Lappas — treballant en estreta col·laboració amb personal del Sincrotró ALBA (Laura Simonelli, responsable de la línia de llum de CLÆSS; i Alexander Missyul, científic de línia MSPD), del DESY (Martín Etter), i del BNL i IPB (Emil S. Bozin), ha abordat una qüestió fonamental de l'avantguarda de la recerca en matèria condensada: fins a quin punt s'han d'intensificar les interaccions electró-electró per elevar la temperatura en què apareix la superconductivitat?

Usant fonts de llum de sincrotró de gran brillantor, el grup de recerca ha descobert fases prèviament ocultes que aporten nova llum sobre la delicada interacció entre els ordres electrònics — un factor clau que regeix el comportament dels materials quàntics, i especialment d'aquells on els electrons es mouen sense resistència.

El treball de l'equip destaca un nou material bidimensional a base de ferro, dissenyat per conduir electricitat sense pèrdues, oferint vies prometedores per sistemes energèticament eficients i electrònica de propera generació que requereix menys refrigeració que els superconductors convencionals.

Combinant les tècniques de química d'intercalació per ajustar finament les propietats del material, de dispersió total de raigs X per obtenir informació estructural rigorosa i d'espectroscòpia de nucli d'alta resolució (XAS, XES), que proporciona sensibilitat local ultraràpida (en femtosegons) i específica per element. Les anàlisis detecten fluctuacions locals que indiquen una inestabilitat emergent impulsada per correlacions electròniques.

A mesura que el material es refreda, aquesta inestabilitat es manifesta com una expansió tèrmica negativa no convencional, derivada de complexes interaccions magnètiques. Dins el marc de Mott-Hund, que descriu l'equilibri entre la itinerància i la localització dels electrons, s'ha demostrat que la diferenciació orbital modera les correlacions electròniques i facilita les interaccions intervingudes per fluctuacions d'espín.

En conjunt, aquests mecanismes obren noves vies per a dissenyar materials quàntics en capes on la superconductivitat i el magnetisme puguin coexistir i, potencialment, assolir temperatures de transició elevades.