500 милликельвинов к истине: Йель подтвердил революционную теорию сверхпроводников

Исследователи из Йельского университета представили убедительные доказательства существования нового типа сверхпроводящих материалов. Это открытие подтверждает теорию, связывающую сверхпроводимость с так называемой электронной нематичностью — фазой вещества, где частицы нарушают обычную симметрию вращения.

Сверхпроводимость обеспечивает передачу электричества без сопротивления и потерь энергии. Однако ее механизмы до конца не изучены. Исследование сконцентрировано на электронной нематичности, в которой электроны нарушают симметричное распределение и предпочитают двигаться в определенных направлениях. При понижении температуры в нематических материалах появляются колебания, называемые нематическими флуктуациями, которые, как предполагалось, могут играть роль в возникновении сверхпроводимости. Экспериментально подтвердить это было непросто.

В рамках работы изучались соединения железа селенид-сера, выбранные за их способность демонстрировать нематический порядок и сверхпроводимость без осложняющих факторов, таких как магнетизм. Для анализа применялся сканирующий туннельный микроскоп, позволяющий визуализировать поведение электронов на атомном уровне. Эксперименты проводились при температуре ниже 500 милликельвинов.

Результаты показали наличие «сверхпроводящей щели», ключевого признака сверхпроводимости, которая полностью совпала с теоретическими прогнозами для материалов, основанных на электронной нематичности. Это стало самым убедительным доказательством теории, связывающей сверхпроводимость с нематическими флуктуациями.

Открытие имеет важные последствия для науки и технологий. Оно дает более глубокое понимание механизмов сверхпроводимости и открывает новые возможности для разработки материалов с уникальными свойствами. Исследователи планируют продолжить работу, изучая влияние изменений состава материалов на их сверхпроводящие свойства и взаимодействие с нематическими флуктуациями.