Команда исследователей из Йельского университета представила убедительные доказательства существования нового типа материалов с сверхпроводящими свойствами. Это значительное открытие появилось на страницах журнала Nature Physics. Исследование углубляется в теорию о том, что сверхпроводимость может возникать вследствие электронного нематизма — состояния, при котором у электронов нарушается их вращательная симметрия.
Работа сосредоточена на изучении кристаллов селенида железа с добавлением серы. В этих кристаллах атомы железа выстраиваются в решетку, и при обычной комнатной температуре электроны не делают различий между горизонтальными и вертикальными направлениями. Однако по мере снижения температуры электроны могут переходить в нематическую фазу, приобретая предпочтения к движению в определенном направлении.
Процесс может сопровождаться так называемыми нематическими флуктуациями, где электрон чередует предпочтения в движении. Для оценки этих явлений исследователи использовали сканирующий туннельный микроскоп (СТМ), который способен создавать детализированные изображения квантовых состояний электронов на атомном уровне. Эксперименты проводились при экстремально низких температурах менее 500 милликельвинов, что потребовало многодневного охлаждения образцов.
Цель заключалась в обнаружении сверхпроводящей щели, характерного признака сверхпроводимости, вызванной нематическими флуктуациями. В результате ученые наблюдали щели, которые подтвердили наличие сверхпроводимости такого рода.
Обнаруженные свойства соединений на основе селенида железа и серы отличительны тем, что они проявляют нематический порядок и сверхпроводимость без помех от магнетизма, который обычно усложняет исследования. Это позволяет ясно проследить связь между нематическими флуктуациями и сверхпроводимостью. Исследователи планируют продолжить эксперименты для изучения влияния содержания серы на проявление сверхпроводимости.