Физики открыли новый тип сверхпроводимости

Недавние исследования в области сверхпроводимости привели к значительному открытию, которое может изменить наше понимание этого явления. Ученые обнаружили, что протекание электрического тока без сопротивления может быть связано с электронной нематичностью — фазовым состоянием, при котором частицы теряют свою вращательную симметрию. Важно отметить, что химические соединения могут способствовать возникновению нематической фазы, что особенно актуально при комнатной температуре, когда электроны в атомах не различают горизонтальные и вертикальные направления своего движения.

При снижении температуры электроны могут переходить в нематическую фазу, где одно направление становится более предпочтительным. Это приводит к явлению, известному как нематические флуктуации, когда электроны колеблются, меняя предпочтения между направлениями.

Долгие годы физики искали доказательства существования сверхпроводимости, связанной с нематическими флуктуациями. Наконец, команда ученых под руководством Эдуардо да Силва Нето смогла экспериментально подтвердить наличие этой фазы в смеси селенидов железа и серы. «Эти материалы идеально подходят для нашего исследования, так как они демонстрируют нематический порядок и сверхпроводимость без магнетизма, что облегчает их изучение», — отметил да Силва.

Результаты работы были опубликованы в журнале Nature Physics. В ходе эксперимента образцы охлаждали до температуры ниже 500 милликельвин, что практически останавливает все атомные движения. Для анализа использовался сканирующий туннельный микроскоп (СТМ), позволяющий визуализировать квантовые состояния электронов. Ученые сосредоточились на образцах с выраженными нематическими флуктуациями, стремясь обнаружить «энергетическую щель», указывающую на наличие сверхпроводимости. В результате эксперимента был подтвержден разрыв, соответствующий теоретическим ожиданиям.

«Доказать существование разрыва было сложно, так как для этого требуются сложные измерения при очень низких температурах. Следующий шаг — более детальное изучение этого процесса. Как изменится сверхпроводимость при увеличении содержания серы? Исчезнет ли она? Вернутся ли спиновые флуктуации?», — поделился планами да Силва.

В будущем ученые смогут сосредоточиться не на магнитных параметрах, как это было ранее, а на управлении нематическими флуктуациями. Это может привести к созданию сверхпроводников, способных функционировать при более высоких температурах.