Международная команда физиков, возглавляемая учеными из Йельского университета, представила самые убедительные на сегодняшний день доказательства существования нового типа сверхпроводящих материалов.
Продемонстрированное существование нематической фазы вещества — научный прорыв, открывающий путь к созданию сверхпроводимости совершенно новым способом.
В теории сверхпроводимости изучают явление протекания электрического тока без сопротивления, объясняя его электронной нематичностью — фазовым состоянием вещества, в котором частицы теряют вращательную симметрию.
В химических соединениях, теоретически способных обеспечиватьПри комнатной температуре горизонтальное и вертикальное направления потенциального движения для электрона одинаково. В «нематической» фазе, которая возникает при более низких температурах, одно из направлений становится предпочтительным для частиц. Иногда электроны могут колебаться, отдавая предпочтение то одному, то другому направлению — это называется нематическими флуктуациями.
В течение многих лет физики не могли доказать наличие сверхпроводимости, обусловленной нематическими флуктуациями, но теперь им удалось подтвердить существование этой фазы вещества в сплаве из соединений железа и серы.
Эти материалы идеально подходят для нашего исследования, так как обладают нематическим порядком и сверхпроводимостью без наличия магнетизма, что осложняет их изучение. Eduardo H. da Silva Neto), руководитель проекта.
Исследователи снизили температуру образцов до уровня ниже пятисот милликельвинов. При такой низкой температуре движение и колебание атомов почти останавливаются. использовалиСканирующий туннельный микроскоп дает возможность наблюдать квантовые состояния электронов.
Учёные изучали образцы с наибольшими нематическими колебаниями, пытаясь найти «энергетическую щель», которая указывает на наличие и силу сверхпроводимости. Эксперимент подтвердил существование необходимой разницы. соответствовалПараметрам сверхпроводимости, обусловленным электронной нематичностью.
Подтвердить наличие разрыва оказалось весьма затруднительно, так как для точного его определения необходимо проводить сложные измерения при крайне низких температурах. Следующий этап – изучение этого процесса более пристально: каким образом сверхпроводимость изменится при увеличении содержания серы? исчезнет ли она вовсе? Восстановятся ли спиновые флуктуации? — обозначил перспективы Да Силва Нето.
Ученые могут теперь переключиться с изучения магнитных свойств сверхпроводимости на управление нематическими флуктуациями. Это открывает путь для создания сверхпроводников, функционирующих при более высоких температурах.
Результаты экспериментов опубликованы в журнале Nature Physics.