Физикa из США и Японии разработали и создали материал с волнообразной структурой, обладающий необычными сверхпроводящими и металлическими качествами. Текущие модели предсказывали такие свойства, а эксперименты подтвердили их реализацию.
Тонкие материалы, состоящие из нескольких атомов, привлекают физиков возможностями модификаций.
Повороты и скручивания под небольшим углом образуют уникальный узор — муаровую сверхрешетку — что приводит к появлению в материале сверхпроводимости и неклассического магнетизма.
Создать и изучить подобные конструкции материалов трудно из-за их крошечного размера на уровне атомов. применили Другой подход. Создали материал с помощью «рационального проектирования» — моделирования материалов с заданными свойствами. Работа опубликована в журнале. Nature.
Учёные соединили порошки сульфида стронция и… SrS), тантала (Ta) и серы (S) в присутствии хлорида стронция (SrCl2Нагрев образцов до сотен градусов Цельсия, учёные спровоцировали химические реакции, в результате которых образовались макроскопические кристаллы с необходимыми свойствами. Характеристики материала обусловлены взаимодействиями на атомарном уровне. Простота формирования материала – прорыв в данной области. Материал состоит из слоев. H-TaS2 и SrTa2S5.
Материал имеет необычную структуру: его составляют волнистые слои, каждый из которых равен миллиардной доле метра. Число слоёв позволяет сформировать большой образец, который пригоден для проведения точных исследований. Размер этого образца внушителен. упрощают Исследование взаимодействия атомов, определяющего свойства материи.
Несмотря на наличие других материалов с волнообразными атомными структурами, учёные считают собственный образец наиболее совершенным.
Материал представляет собой слои, подобные слоям пирога. Тончайший слой тантала и серы располагается на слое стронция, тантала и серы. Такая структура многократно повторяется, формируя большой кристалл.
В кристалле волны образуются из-за различий в размерах и типе кристаллической решетки соседних слоев материала.
Слой без стронция искривляется, чтобы разместиться поверх другого слоя, вызывая волнообразность. Представьте: лист формата А3 укладывается на меньший лист А4. Первый лист изгибается, чтобы уместиться. В результате новая структура фиксируется в нескольких точках, создавая волны.
Наномасштабные волны определяют особенности материала. При температуре около трех кельвин материал становится Сверхпроводимость у сверхпроводника проявляется волнообразно. В отдельных точках выражена более ярко, в других — послабее.
Материал проявляет необычные свойства, свойственные металлам. Это объясняется тем, что электроны с большей легкостью перемещаются по нисходящим участкам волнового графика, чем по восходящим.
Химики и материаловеды разработали новый материал с определёнными свойствами. Эксперимент дал ожидаемый результат. Теперь учёные смогут создавать материалы с прогнозируемыми характеристиками, вместо того чтобы изучать характеристики случайных материалов.