Физики застали сверхпроводники за игрой в «Дженга»

Ученым Великобритании, США, Иордании и Канады удалось, по их словам, добиться существенного прогресса в понимании механизма возникновения высокотемпературной сверхпроводимости. Свое исследование авторы опубликовали в журнале Nature, кратко с ним можно ознакомиться на сайте Кембриджского университета.

В своей работе ученые исследовали электронные конфигурации нормальных и сверхпроводящих состояний недодопированных высокотемпературных сверхпроводников (ВТСП) на основе купратов. В результате экспериментов физикам удалось локализовать очаг возникновения так называемых электронных карманов, и таким образом найти области в образце, которые отвечают за формирование сверхпроводящего состояния. Также исследователи обнаружили необычную геометрию распределения карманов, в простейшем случае она похожа на стопку блоков из настольной игры «Дженга». Объединение «карманов» в большую поверхность Ферми соответствует переходу образца в сверхпроводящее состояние (постройке башни из игры «Дженга»), а его переход в нормальное состояние — разрушению башни из «Дженга».

В исследованиях ученые помещали образцы купратов в сильное магнитное поле. Магнитная индукция поля, способного подавить сверхпроводимость у ВТСП в образцах, достигала значений порядка ста тесла — это примерно в миллион раз больше индукции магнитного поля Земли.

Образцы, с которыми ученые проводили эксперименты, купраты — допированные специальным образом соединения оксида меди. Само допирование применяется для изменения электропроводящих свойств твердого тела, в данном случае — оксида меди, который вместе с пероксидом бария образует специальную слоистую структуру. Такая структура приводит к зависимости свойств образующегося кристалла от взаимной ориентации слоев (анизотропии), и в некоторых случаях позволяет управлять характеристиками нового соединения.

Сверхпроводимость — обращение в ноль электрического сопротивления при достижении проводником некоторого значения температуры, называемой критической. Обычная (низкотемпературная) сверхпроводимость связана с особым строением кристаллической решетки твердого тела, которое проявляется при низких температурах около абсолютного нуля из-за прекращения теплового движения атомов вещества, и образованием куперовских квазичастиц — связанных пар электронов.

ВТСП имеют отличающиеся от низкотемпературных сверхпроводников свойства, прежде всего, квазидвумерность и многозонность. Эти свойства приводят к появлению сверхпроводимости при температурах до -243 градусов Цельсия (или до -135 градусов, как в работе ученых). Двумерность обусловлена слоистой структурой сверхпроводника, а многозонность — различием в организации кристаллических решеток слоев и их взаимодействием.

Ученые надеются, что материалы, имеющие структуру, аналогичную исследуемым, проявят хорошие сверхпроводящие свойства. Работа физиков вселяет оптимизм в перспективы изучения высокотемпературной сверхпроводимости в целом, исследование которой является одной из важнейших задач современной физики конденсированного состояния вещества.

Обсудить
Наука и техника
 — 
13:52 21 февраля 2017
Александр Шестаков

«В развитии главное — масштаб цели»

Интервью с ректором ЮУрГУ Александром Шестаковым о науке, образовании и развитии
Real estate magnate Donald Trump waves as he leaves a Greater Nashua Chamber of Commerce business expo at the Radisson Hotel in Nashua, New Hampshire, May 11, 2011. Trump suggested Wednesday it's not much fun flirting with the idea of running for president in the face of relentless attacks and ridicule. REUTERS/Don Himsel/Pool (UNITED STATES - Tags: POLITICS)Прощание с иллюзией
Почему Трамп не мог оправдать надежд на нормализацию отношений с Россией
Закат Запада
В Мюнхене самые влиятельные политики мира похоронили старый мировой порядок
Виталий ЧуркинМаэстро дипломатии
Накануне своего дня рождения скончался постпред России при ООН Виталий Чуркин
Земля в разрезе (в представлении художника)Обратная задача
Математики решили главную проблему геофизики
Геноцид во благо
Уничтожение всего живого стало возможным на генном уровне
Допрос обвиняемого - митрополита Петроградского Вениамина на судебном процессе по делу об изъятии церковных ценностей, проходившем в зале филармонии«Сидеть!»
Как молодая советская власть карала своих граждан
Инквизиторы допрашивают предполагаемых еретиковКарающая длань
Как мальтийская инквизиция наказывала христиан-вероотступников
Дэвид Алмонд«Вырасти — это понять, что родители были неправы»
Дэвид Алмонд о том, как опасно быть взрослым
Pierre et Gilles, Sainte Marie MacKillop (Kylie Minogue), 1995, Collection privée (c) Pierre et GillesГолубо-розовое
Транссексуалы, проститутки и панки в латексе на снимках гей-пары Пьера и Жиля
Гудбай, Берлин
Десять лучших фильмов главного фестиваля зимы
«Это чертов кошмар»
Как выжить музыкантам-мигрантам при Трампе
Прощай, реальность
Призеры и итоги Берлинского фестиваля
Вырви глаз
15 слишком эпатажных проектов известных тюнинг-ателье
Как клиенты мстят дилерам
Топор, кувалды, телеги с сеном и другие способы отомстить производителю
Как едет обновленная «Октавия»
Зачем Skoda Octavia новые фары и что случилось с ее подстаканником
10 культовых машин из Восточной Европы
Автомобили из соцстран, которые знали даже в США
Бог простит
В церкви нашли квартиру с красной мебелью и портретами в стиле поп-арт
Дворянское гнездо
Один из самых шикарных в мире домов нашли в диком лесу
«Пусть меня захоронят в отравленную, но родную землю»
Почему люди отказываются покидать чернобыльскую зону: реальные истории
Поставили баком
Англичане сделали идеальный дом из резервуара для воды