Физики нашли новое сверхпроводящее состояние: модуляцию плотности куперовских пар
Ученым пришлось значительно доработать установку сканирующей туннельной микроскопии, чтобы обеспечить чистоту поверхности образцов. Когда они сумели это сделать, смогли и найти искомое состояние.
Сверхпроводимость — физическое состояние, при котором металл способен проводить электричество без сопротивления, а значит и без потерь. В своем наиболее известном применении, в аппаратах МРТ, она дает врачам заглянуть внутрь нашего тела. На сегодняшний день материалы могут достигать сверхпроводимости только при очень низких температурах.
Ученые давно стараются создать или найти материалы, способные обеспечить сверхпроводимость при комнатной температуре. Это могло бы изменить медицину, энергетику и квантовые вычисления.
Команда физиков обнаружила новое сверхпроводящее состояние — модуляцию плотности куперовских пар. Статья об этой работе опубликована в журнале Nature.
В металлах электроны сталкиваются с ионами, пока движутся через материал. Каждое столкновение приводит к потере энергии, увеличивая электрическое сопротивление. В сверхпроводниках электроны притягиваются друг к другу и могут связываться, образуя куперовские пары. Пока электроны остаются в определенном относительно небольшом диапазоне энергетических уровней, известном как энергетическая щель, они остаются спаренными и не теряют энергию при столкновениях. В энергетической щели «живет» сверхпроводимость.
Обычно энергетическая щель сверхпроводника одинакова во всех точках материала. В 1960-х ученые предположили, что энергетическая щель в некоторых сверхпроводящих материалах может модулироваться в пространстве, то есть обладать разным размером. Позже ученые дополнили эту теорию предложением состояния волны плотности пар (PDW). Эта часть теории предполагает сверхпроводящее состояние, в котором энергетическая щель колеблется между большим и меньшим значением.
Исследователи работали с тонкими пластинками сверхпроводника на основе теллура и селена с содержанием железа — FeTe0,55Se0,45. Физики обнаружили модуляцию сверхпроводящей щели с наименьшей возможной длиной волны, соответствующей расстоянию между атомами в кристалле. Они назвали это состояние модуляцией плотности куперовских пар (PDM, Cooper-pair density modulation).
«Мы пронаблюдали 40-процентную модуляцию щели. Это — наиболее четкое экспериментальное доказательство того, что модуляция щели может существовать даже на атомном масштабе», — говорит Линьюань Конг (Lingyuan Kong), ведущий автор статьи.
Открытие смогли сделать благодаря первой успешной реализации экспериментов по сканирующей туннельной микроскопии железосодержащего сверхпроводника на устройстве для изучения тонких пластинок. Подобные эксперименты в течение почти двух десятилетий страдали из-за сильного загрязнения поверхности, но команда исследования смогла разработать новый подход, который позволил получить достаточно чистую поверхность для микроскопических исследований.
Авторы также разработали теоретическую модель объяснения возможного происхождения наблюдаемой модуляции щели. Их модель предполагает, что эта модуляция состояния PDM возникает из-за нарушения как подрешеточной симметрии, так и уникальной вращательной симметрии, характерной для тонких пластинок.
Telegram 
Дзен 
VK Биологи нашли особый тип стволовых клеток, которые просыпаются в среднем возрасте и активно производят новый жир на животе. Открытие сделали благодаря масштабным экспериментам на мышах и анализу человеческих тканей. Результат объяснил природу возрастного ожирения и дал новую цель для будущих лекарств.
Терраформировать Марс — то есть превратить в мир, где можно жить без защитных куполов — мечта человечества с того момента, как стало понятно, что это холодная планета с призрачной бескислородной атмосферой. Сейчас главный хедлайнер ее освоения — Илон Маск, компания SpaceX которого планирует первые полеты туда уже в 2028 году. Многие энтузиасты вспоминают слова Маска 14-летней давности: Красную планету надо лишь «подремонтировать», чтобы ходить без скафандра. Но между полетом и прогулками по городу-саду на Марсе лежит огромная пропасть. Пару лет назад Naked Science рассматривал положительный сценарий терраформирования. Пришло время подсчитать, сколько же лет и ресурсов потребуется.
Самый маленький дневной хищник Африки впервые попал под наблюдение с помощью GPS-трекеров. Ученые выяснили, что для выкармливания птенцов ему нужен участок почти в 14 раз меньше, чем у степной пустельги — ближайшего «рекордсмена» среди изученных птиц.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Терраформировать Марс — то есть превратить в мир, где можно жить без защитных куполов — мечта человечества с того момента, как стало понятно, что это холодная планета с призрачной бескислородной атмосферой. Сейчас главный хедлайнер ее освоения — Илон Маск, компания SpaceX которого планирует первые полеты туда уже в 2028 году. Многие энтузиасты вспоминают слова Маска 14-летней давности: Красную планету надо лишь «подремонтировать», чтобы ходить без скафандра. Но между полетом и прогулками по городу-саду на Марсе лежит огромная пропасть. Пару лет назад Naked Science рассматривал положительный сценарий терраформирования. Пришло время подсчитать, сколько же лет и ресурсов потребуется.
Биологи нашли особый тип стволовых клеток, которые просыпаются в среднем возрасте и активно производят новый жир на животе. Открытие сделали благодаря масштабным экспериментам на мышах и анализу человеческих тканей. Результат объяснил природу возрастного ожирения и дал новую цель для будущих лекарств.
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Последние комментарии