Признаки сверхпроводимости в тонких плёнках при комнатной температуре и боковом сжатии
Учёным из Стэнфорда и SLAC под руководством Гарольда Хванга, директора Стэнфордского института материаловедения и энергетических наук (SIMES) удалось стабилизировать сверхпроводимость в никелата (тонких плёнках) при комнатной температуре. Вместо того чтобы применять внешнее давление, исследователи использовали подложки — материалы, которые поддерживают тонкие пленки, но также добавили боковое сжатие, заставляя атомную структуру никелата корректироваться во время роста. Результаты опубликованы в журнале Nature.
Рис. Исследователи продемонстрировали, что боковое сжатие подложки может стабилизировать сверхпроводимость в никелатах. Это открытие позволяет по-новому взглянуть на роль расстояния между атомами в достижении сверхпроводимости. Кредит: Nature (2024). DOI: 10.1038/s41586-024-08525-3
Было замечено, что температура перехода материала в сверхпроводящее состояние варьировалась от -247°C до -231°C в зависимости от уровня деформации сжатия. Хотя материал переходит в сверхпроводящую фазу при этих температурах, дефекты в никелате и соотношении атомов кислорода ограничивают реализацию истинного состояния нулевого сопротивления, которое достигалось только при температурах до -271°C. Это открытие предлагает многообещающий путь для дальнейшей оптимизации.
Изучение сверхпроводников под высоким давлением ограничивает использование передовых методов, таких как рентгеновское рассеяние, которое с трудом проникает через толстые алмазные ячейки, используемые в экспериментах под высоким давлением. Стабилизируя никелаты при комнатной температуре, учёные теперь смогут использовать эти инструменты для более детального изучения свойств материала.
Помимо экспериментальных последствий, это открытие бросает вызов давним предположениям о том, как работает сверхпроводимость. Команда продемонстрировала, что боковое сжатие от подложек может стабилизировать материал, хотя оно и отличается от равномерного сжатия, достигаемого путем его равномерного сжатия со всех сторон, аналогичного тому, которое создается ячейкой с алмазной наковальней. Это открытие дает новое понимание роли атомного расстояния в достижении сверхпроводимости.
Для продолжения исследования планируется улучшить кристаллическое качество материала и изучить стратегии легирования, которые включают добавление небольших количеств других элементов для изменения его электронных свойств.
