Исследователи из Йельского университета совершили прорыв в области сверхпроводимости. Это, по заключениям ученых, может трансформировать многие технологические отрасли, от электросетей до систем здравоохранения, не исключая, конечно, квантовых вычислений. Команда ученых обнаружила убедительные доказательства существования нового типа сверхпроводящих материалов, что может открыть путь к созданию новым способом сверхпроводимости - протеканию электрического тока без потери энергии.
Объясняя понимание электронной нематичности, ученые указывают, что при высоких температурах электроны свободно перемещаются по атомной решетке материала. Однако, по мере охлаждения, последние проявляют заметное предпочтение определенным направлениям, явление, усиливаемое нематическими колебаниями. Предполагалось, что эти колебания вызывают сверхпроводимость, но до сих пор прямых экспериментальных доказательств не было.
Ученые из Йельского университета исследовали материалы на основе селена железа и серы, выбирая эти соединения из-за их уникальных свойств, способствующих изучению без обычных магнитных помех. Исследования проводились с использованием инструментов, позволяющих визуализировать поведение электронов.
В кристаллах селенида железа, смешанных с серой, атомы железа расположены в виде сетки. При комнатной температуре электрон в атоме железа не может различать горизонтальное и вертикальное направления. Но при более низких температурах электрон может перейти в “нематическую” фазу, где он начинает предпочитать двигаться в том или ином направлении. В некоторых случаях электрон может начать колебаться, предпочитая то одно направление, то другое. Это называется нематической флуктуацией.
Измерения, проведенные при чрезвычайно низких температурах, близких к «абсолютному нулю» (менее -272,65 °C), выявили существование «сверхпроводящей щели», важнейшей характеристики сверхпроводимости.
По заключениям ученых, эти открытия имеют решающее значение, поскольку они углубляют понимание сверхпроводимости и могут привести к разработке новых сверхпроводящих материалов. Увеличивая содержание серы, исследователи надеются раскрыть новые аспекты сверхпроводимости и ответить на вопросы о спиновых флуктуациях и их возможной обратной связи.
Сверхпроводящие материалы обещают значительные достижения в различных областях вычислительной техники. В квантовых вычислениях они необходимы для создания более надежных и управляемых кубитов с помощью джозефсоновских переходов, что способствует разработке стабильных и эффективных квантовых компьютеров.
Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Physics.