Экспериментальное подтверждение существования нового типа сверхпроводника на основе электронной нематичности
Команда учёных под руководством Йельского университета нашла убедительные доказательства существования нового типа сверхпроводящего материала, фундаментального научного прорыва, который может открыть дверь к созданию сверхпроводимости — потока электрического тока без потери энергии — по-новому. Это открытие также оказывает ощутимую поддержку давней теории сверхпроводимости, согласно которой она может быть основана на электронной нематичности, фазе материи, в которой частицы нарушают свою вращательную симметрию. В эксперименте учёные охлаждали материалы на основе железа до температуры менее 500 милликельвинов в течение нескольких дней. Для отслеживания материала они использовали сканирующий туннельный микроскоп (СТМ), который снимает изображения квантовых состояний электронов на атомном уровне. Изображения СТМ позволили найти разрыв, который точно соответствует сверхпроводимости, вызванной электронной нематичностью.
Сканирующий туннельный микроскоп сверхнизкой температуры, используемый для нового эксперимента по физике природы.
Кредит: Йельский университет.
В кристаллах селенида железа, смешанного с серой, атомы железа расположены в виде сетки. При комнатной температуре электрон в атоме железа не может различать горизонтальное и вертикальное направления. Но при более низких температурах электрон может перейти в «нематическую» фазу, где он начинает предпочитать движение то в одну, то в другую сторону. В некоторых случаях электрон может начать колебаться, предпочитая то одно направление, то другое. Это называется нематической флуктуацией.
На протяжении десятилетий физики пытались доказать существование сверхпроводимости из-за нематических флуктуаций, но без особого успеха. Но новое исследование под руководством Эдуардо Х. да Силва Нето из Йельского университета обещает прорыв.
Результаты опубликованы в журнале Nature Physics.
Фазовая диаграмма FeSe₁₋ₓSₓ, а также кристаллическая и электронная структура сверхпроводящего FeSe₀,₈₁S₀,₁₉.
Фото: Физика природы (2024). DOI: 10.1038/s41567-024-02683-x
В эксперименте учёные охлаждали материалы на основе железа до температуры менее 500 милликельвинов в течение нескольких дней. Для отслеживания материала они использовали сканирующий туннельный микроскоп (СТМ), который снимает изображения квантовых состояний электронов на атомном уровне. Изображения СТМ позволили найти разрыв, который точно соответствует сверхпроводимости, вызванной электронной нематичностью.
