Американские ученые получили уникальный сверхпроводник

Команда исследователей из Брукхэвенской национальной лаборатории (США), возглавляемая Джоном Транкадой (John Tranquada), экспериментировала со слоистым материалом (LBCO), в состав которого входят лантан, барий, медь и кислород; при этом на один атом бария в тестовом образце приходилось ровно 8 атомов меди. Физикам было хорошо известно, что при большем или меньшем процентном содержании бария LBCO приобретает свойства «высокотемпературного» сверхпроводника, а при выбранном соотношении температура перехода в сверхпроводящее состояние резко падает — почти до абсолютного нуля. Тем не менее, как удалось выяснить ученым, такой материал также может считаться сверхпроводником — но только в двух измерениях.

Есть у LBCO и другая интересная особенность, на которую долгое время не обращали должного внимания: необычное пространственное распределение заряда и магнитных дипольных моментов атомов (см. иллюстрацию). «Эффект сверхпроводимости предполагает наличие связанных пар электронов, перемещающихся в объеме вещества, — объясняет г-н Транкада. — В выбранном же нами материале заряды обладают значительно меньшей подвижностью и локализованы в определенных областях. Поэтому ранее ни у кого не возникало вопросов, почему при таком соотношении атомов бария и меди свойство сверхпроводимости теряется».

Вероятно, интригующие особенности LBCO так и остались бы неизученными, если бы не Цян Ли (Qiang Li): именно он провел важнейший опыт, в котором было зафиксировано резкое падение сопротивления материала при протекании тока в направлении, параллельном атомарным слоям (при изменении направления эффект зарегистрирован не был). Задавшись целью подтвердить выводы коллеги, другой сотрудник Брукхэвенской лаборатории, Маркус Хюкер (Markus Hücker), наблюдал проявление одной из ключевых особенностей сверхпроводников — эффекта Мейснера — и также обнаружил четкое пространственное разделение.

Объяснить причины возникновения новой формы сверхпроводимости исследователи пока не могут, но уже сейчас возлагают на изучение перспективного материала большие надежды, поскольку LBCO такого состава обладает повышенной температурой перехода в «двумерное» сверхпроводящее состояние (40 0К). «Перед нами стоит задача создания сверхпроводников, которые можно эксплуатировать при комнатных температурах, — говорит Джон Транкада. — Так что все просто: любые исследования, связанные с расширением границ возникновения эффекта, приближают нас к цели».