Международной группе исследователей удалось впервые продемонстрировать, что распределение кислородных дефектов у сверхпроводящих купратов не является случайным, а показывает некое коррелированное поведение, которое взаимодействует с волной зарядовой плотности. Прежде считалось, что дефекты, связанные с внедрением кислорода, имеют случайный характер.
Статья ‘Inhomogeneity of charge-density-wave order and quenched disorder in a high-Tc superconductor’, посвященная изысканиям, опубликована в престижном журнале Nature.
Участие в работе принял Сергей Казаков, который является старшим научным сотрудником кафедры электрохимии химического факультета Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова.
После окончания аспирантуры химического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова Сергей Казаков уехал работать в Федеральный швейцарский технологический институт Цюриха. Там он занимался проблемами синтеза и роста монокристаллов под высоким давлением соединений, обладающих интересными электрофизическими свойствами, в основном, сверхпроводящих. Во время работы в Швейцарии Сергей Казаков вырастил те самые кристаллы, которые исследовались в настоящей работе.
«В 2005 году я вернулся в МГУ, а кристаллы послужили основанием для исследования и появления статьи в Nature спустя десять лет. Это показывает, что хорошие результаты никогда не пропадают втуне», -- рассказал Сергей Казаков.
Сама
статья посвящена исследованию взаимодействия между волной
зарядовой плотности и замороженного беспорядка, создаваемым
допантами в сверхпроводниках. Это рассматривается на примере
сверхпроводящего сложного оксида ртути и меди HgBa2CuO4+y,
который является идеальным объектом для изучения модельных
явлений, так обладает неискаженной тетрагональной структурой и
максимальной температурой перехода (Тс=95 К) среди однослойных
купратов.
Объектом
исследования в данной работе являлись ртутьсодержащие
сверхпроводники, которые были открыты учеными МГУ еще в 1993
году. «В то время, когда я был студентом и аспирантом химического
факультета МГУ, мои научные руководители Евгений Викторович
Антипов и Сергей Николаевич Путилин занимались поиском новых
сверхпроводящих соединений. В результате их усилия увенчались
открытием нового класса ртутьсодержащих сверхпроводников с
общей формулой HgBa2Can-1CunO2n+2+y, которые до сих пор обладает
максимальными критическими температурами перехода в
сверхпроводящее состояние при нормальном давлении. Прошло много
лет, а эти сверхпроводники по-прежнему в центре внимания ученых»,
-- рассказал Сергей Казаков.
По его мнению, само исследование, опубликованное в Nature, предлагает новый взгляд на сложность явления фазового разделения на нано уровне в высокотемпературных сверхпроводниках и может пролить свет на теорию высокотемпературной сверхпроводимости, которая до сих пор не установлена окончательно.
Имеется у теории и практическое применение: один из авторов статьи Антонио Бьянкони, работающий в Римском международном центре материаловедения, рассказал, что полученные результаты поспособствуют созданию сверхпроводника, работающего при комнатной температуре, что, в свою очередь, станет подспорьем для создания настоящего квантового компьютера.
Ранее считалось, что квантовый эффект сверхпроводимости может возникать лишь при абсолютном нуле — минимальном пределе температуры, которую может иметь физическое тело во Вселенной. По шкале Цельсия этому значению соответствует температура −273,15°C. Исследователи же доказали, что эффект проявляется и при температуре в −70°C, а это позволяет проводить эксперименты в Арктике.
РИСУНОК 1: Сверхпроводящий поток (красные трубочки) проходит через пустоты между электронными кристаллами (желтые пузыри). Источник: RICMASS
РИСУНОК 2: Модель структуры сверхпроводника. Источник: Сергей Казаков
Публикация
подготовлена Центром популяризации научных знаний МГУ
