Предмет дослідження належить до класу надпровідників, які стають надпровідними при
Однак ці так звані високотемпературнінадпровідники досі повністю не вивчені. «Їх мікроскопічні порушення і динаміка необхідні для розуміння надпровідності, але після 30 років досліджень багато питань все ще залишаються відкритими», - говорить Ріккардо Комин, доцент кафедри фізики в Массачусетському технологічному інституті.
У 2015 році вчені відкрили новий видвисокотемпературного надпровідника: лист селеніду заліза товщиною всього в один атомний шар, здатний до надпровідності при температурі -208,15 градуса Цельсія. Навпаки, масивні зразки з того ж матеріалу сверхпроводят при набагато нижчій температурі (-265,15 градуса Цельсія). Відкриття викликало цілий шквал розслідувань.
У звичайному металі електрони поводяться так само,як окремі люди, які танцюють в кімнаті. У надпровідному металі електрони рухаються парами, як пари в танці. І всі ці пари рухаються в унісон, як якщо б вони були частиною квантової хореографії, що в кінцевому підсумку призвело до створення свого роду електронної надплинності.
Вченим давно відомо, що в звичайнихнадпровідниках «клей», що утримує електрони разом, утворюється в результаті руху атомів всередині матеріалу. «Якщо ви подивитеся на тверде тіло, що сидить на столі, здається, що він нічого не робить», - каже Комин. Однак багато що відбувається в наномасштабе. Усередині цього матеріалу електрони літають у всіх можливих напрямках, а атоми деренчать; вони вібрують. У звичайних надпровідниках електрони використовують енергію, накопичену під час руху атома, для утворення пар.
«Клей», що стоїть за з'єднанням електронів ввисокотемпературних надпровідниках, інший. Вчені припустили, що він пов'язаний з певним властивістю електронів - спіном. «Обертання можна розглядати як елементарний магніт», - розповідає асистент фізика з Брукхейвенської національної лабораторії Джонатан Пелліціарі. Ідея полягає в тому, що в високотемпературному надпровіднику електрони можуть забирати частину енергії від цих спинив. І ця енергія - і є той «клей», який вони використовують для створення пари.
До цих пір більшість фізиків думали, щонеможливо виявити або виміряти спінові збудження в матеріалі товщиною всього лише атомний шар. Але фізики не тільки виявили спінові збудження, але, серед іншого, вони також показали, що спінова динаміка в ультратонкому зразку різко відрізняється від динаміки спина в масивному зразку. Зокрема, енергія флуктуючих спинив в ультратонкому зразку була набагато вище - в чотири або п'ять разів - ніж енергія спинив в масивному зразку. Для дослідження використовувався прилад для резонансного непружного розсіяння рентгенівських променів (RIXS).
«Це перший експериментальний доказ наявності спінових збуджень в атомарному тонкому матеріалі», - каже Пелліціарі.
Читайте також:
Нові акумулятори з алюмінію і графена заряджаються в 60 разів швидше
Величезну моль знайшли в Австралії. Її розмах крил - 25 см
Подивіться на дизайн майбутнього iPhone 13 Pro