Группа ученых Йельского университета нашла самые убедительные доказательства существования нового типа сверхпроводящего материала. Это открытие опубликовано в журнале Nature Physics.
Исследование связано с теорией, что сверхпроводимость может быть обусловлена электронным нематизмом — фазой материи, при которой у электронов нарушается вращательная симметрия. В кристаллах селенида железа, смешанных с серой, атомы железа расположены в сетке, и при комнатной температуре электроны атомов железа не могут различать горизонтальные и вертикальные направления. Но при более низких температурах электрон может перейти в нематическую фазу, где он начинает предпочитать двигаться в одном или другом направлении.
В некоторых случаях электрон может начать колебаться, предпочитая одно направление, а затем другое, что называется нематической флуктуацией. В ходе исследования были изучены кристаллы селенида железа с максимальными нематическими флуктуациями с помощью сканирующего туннельного микроскопа (СТМ), который способен создавать изображения квантовых состояний электронов на атомном уровне. Эксперименты проводились при температуре менее 500 милликельвинов, что требовало длительного охлаждения образцов в течение нескольких дней.
В ходе исследования ученые надеялись найти сверхпроводящую щель — ключевой индикатор сверхпроводимости. Благодаря снимкам, полученным с помощью СТМ, они обнаружили щель, которая соответствовала сверхпроводимости, вызванной нематическими флуктуациями электронов.
Ученые отмечают, что материалы на основе селенида железа и серы обладают уникальными характеристиками, так как демонстрируют нематический порядок и сверхпроводимость без влияния магнетизма, который обычно затрудняет исследование. Это позволяет более четко выявить взаимосвязь между нематическими флуктуациями и сверхпроводимостью. В дальнейшем исследователи планируют продолжить эксперименты, чтобы изучить, как изменение содержания серы влияет на сверхпроводимость.