Міжнародна співпраця науковців за підтримки фахівців Єльського університету здивувала академічний світ. У США представили новий тип матерії.
Результати своїх кількамісячних лабораторних експериментів дослідники виклали на шпальтах галузевого видання Nature Physics. Людство має доказ існування нематичної фази речовини, що відкриває шлях до створення надпровідності новим способом.
Теорія надпровідності має розділ, який описує, що протікання електричного струму без опору можна пояснити електронною нематичністю — фазовим станом речовини, коли частки порушують свою обертальну симетрію. У хімічних сполуках, які теоретично здатні забезпечувати її існування, за кімнатної температури для електрона горизонтальні та вертикальні напрямки потенційного руху невиразні за властивостями.
Однак за нижчих температур електрони можуть перейти у «нематичну» фазу, де один із напрямків стає для частинок кращим. Іноді електрони можуть почати коливатися, віддаючи перевагу то одному, то іншому напрямку, — це явище називається нематичними флуктуаціями.
Десятиліттями фізики без успіху намагалися довести існування надпровідності, викликаної нематичними флуктуаціями. І лише тепер їм нарешті вдалося підтвердити існування потрібної фази речовини у суміші селенідів заліза та сірки.
«Це ідеальні матеріали для нашого дослідження, оскільки демонструють нематичний порядок і надпровідність без магнетизму, який ускладнює їх вивчення. Ми охолодили експериментальні зразки до температури менш як 500 мілікельвінів. За таких умов усі рухи та коливання атомів практично припиняються», — зазначив керівник проєкту, бразильський науковець Едуарду да Силва Нету.
Для спостереження за матеріалом фізики використовували сканувальний тунельний мікроскоп, який дає змогу отримувати зображення квантових станів електронів. Під час лабораторних експериментів зосередилися на зразках із максимальними нематичними флуктуаціями, щоби виявити «енергетичну щілину» — показник наявності та сили надпровідності
«Результати засвідчили існування потрібного розриву, який точно відповідав теоретичним параметрам надпровідності, спричиненої електронною нематичністю. Довести існування розриву було дуже важко, тому що для його точного вимірювання потрібні складне застосування сканувального тунельного мікроскопа за дуже низьких температурах.
Наступний крок — вивчити цей процес уважніше. Що станеться з надпровідністю зі збільшенням вмісту сірки? Чи зникне вона та, чи повернуться спінові флуктуації? Ось питання, відповіді на які ми шукатимемо далі», — окреслив перспективи Едуарду да Силва Нету.
Своєю чергою, медіаагенція «Останній Бастіон» нагадує читачам, як у Фінляндії науковці розробили водостійкий матеріал. Інноваційна розробка відштовхує від себе будь-які рідини; на сьогодні винахід поки тестують у лабораторних умовах.