Сверхпроводимость, явление протекания электрического тока без сопротивления, давно завораживает ученых, рассказывает 24 Канал.
Читайте на сайте Новое открытие может сделать умные часы автономными – они будут питаться энергией тела
Отдельное направление в этой области теоретически предполагает, что электронная нематичность – фаза, в которой электроны нарушают симметрию вращения, – может объяснить уникальную форму сверхпроводимости. В этой фазе электроны отдают предпочтение движению в определенных направлениях над другими, что может сделать возможным сверхпроводимость при определенных условиях.
Однако, несмотря на годы теоретической работы, экспериментальное подтверждение сверхпроводимости, обусловленной нематической симметрией, до сих пор оставалось неуловимым.
Прорывной эксперимент
Исследовательская группа сосредоточилась на смеси железа, серы и селенидов – материалах, известных своей нематической упорядоченностью и сверхпроводимостью без магнитных помех. Эти свойства сделали их идеальными кандидатами для этого исследования.
Исследователи охладили образцы до температуры ниже 500 милликельвинов (около абсолютного нуля), где атомные колебания почти прекращаются, и использовали сканирующий туннельный микроскоп (СТМ) для изучения квантовых состояний электронов. Этот инструмент позволил им обнаружить "энергетическую щель", ключевой показатель сверхпроводимости.
Сверхнизкотемпературный сканирующий туннельный микроскоп / Фото Yale University
Эксперимент обнаружил наличие энергетической щели, что идеально согласуется с теоретическими предсказаниями сверхпроводимости, обусловленной нематическими флуктуациями.
Фазовая диаграмма FeSe1-xSx, кристаллическая и электронная структура сверхпроводящего соединения FeSe0.81S0.19 / Фото Nature Physics
Будущие направления исследований
Эдуардо Х. Да Силва Нето, ведущий ученый исследования, отметил, что доказательство наличия энергетической щели требовало чрезвычайно низких температур и точных STM-измерений.
Следующий шаг – исследовать, что происходит с увеличением содержания серы. Исчезнет ли сверхпроводимость, или спиновые флуктуации вернутся?,
– сказал он.
Смотрите также Первый в истории янтарь, найден в Антарктиде, рассказывает историю древнего тропического леса
Это открытие может сместить фокус исследований сверхпроводимости с магнитных параметров на контроль нематических флуктуаций. Ученые считают, что в конечном итоге это может привести к созданию сверхпроводников, способных функционировать при более высоких температурах, что произведет революцию в их потенциальном применении в технологиях и энергетических системах.