Ученые, работающие на кафедре физики твердого тела и наносистем института ЛаПлаз НИЯУ МИФИ в составе Международного научного коллектива, впервые в истории смогли получить прямое экспериментальное доказательство такого явления, как спаривание носителей заряда в реальном пространстве. При этом это было сделано в семействе высокотемпературных сверхпроводящих оксидов на основе соединения бария, висмута и кислорода (BaBiO3).
Кроме этого, именно наши ученые смогли выяснить природу аномальных свойств системы.
В чем важность открытия российских ученых
Сама по себе высокотемпературная сверхпроводимость была открыта в так называемой оксидной системе на основе меди еще в 1986 году такими учеными, как Беднорсон и Мюллер.
Но до сих пор нет единой теории, которая смогла бы объединить весь тот комплекс аномальных свойств, которые демонстрируют сверхпроводимые материалы в ходе реальных экспериментов.
Но, невзирая на это, в сфере сверхпроводников уже есть немаленькие достижения. Так, на основе эффекта сверхпроводимости уже активно создаются сверхпроводники, оные затем используют при создании сверхсильных магнитных полей, создаются целые системы для левитации транспорта (поезда на магнитных подушках), для производства МРТ (магнитно-резонансные томографы) и т.п.
При этом к сверхпроводникам BaBiO3 вошел лишь в 1988 году после того, как в результате лабораторных экспериментов было открыто вещество с включением атомов калия с температурой перехода в сверхпроводящее состояние на уровне примерно 30 Кельвин.
Но это вещество также было интересно большим количеством аномальных свойств, которые можно было объяснить лишь в том случае, если все носители заряда находятся в спаренном состоянии.
Но до сих пор все многочисленные эксперименты лишь опосредованно на это указывали.
Для того чтобы получить прямое доказательство этого теоретического предположения, Профессор кафедры физики твердого тела и наносистем Института лазерных и плазменных технологий НИЯУ МИФИ Алексей Менушенков еще два десятилетия тому назад предположил один уникальный эксперимент.
Но чтобы его реализовать, потребовалось уникальное оборудование, которое смогло бы не только правильно возбудить систему, но также позволило бы в пронаблюдать за системой с фемтосекундным разрешением..
И вот лишь после того, как в Германии, а именно недалеко Гамбурга, с активным участием России был достроен Европейский рентгеновский лазер на свободных электронах EuXFEL, эксперимент стал возможен.
Ученые, наконец, провели его. По итогу им впервые в истории удалось получить прямое доказательство существования спаривания носителей заряда в реальном пространстве в сверхпроводящем оксиде на основе бария и висмута.
«Мы выявили и объяснили механизм перехода системы в возбужденное метастабильное одночастичное состояние и установили, что спаривание носителей заряда определяет природу основных аномальных свойств системы. Именно спаривание носителей ответственно за локальные искажения решетки, а не наоборот, как, например, в биполяронных моделях», - пояснил Алексей Менушенков.
Также ученые считают, что это открытие, безусловно, даст новый импульс в изучении и, самое главное, понимании природы высокотемпературных сверхпроводников.
А это означает, что нас с вами могут ждать новые уникальные открытия и приборы с действительно феноменальными свойствами.