Канадские ученые прояснили важный аспект сверхпроводимости

Очередным прорывом в области высокотемпературной сверхпроводимости стала работа канадских ученых, давшая ответ на фундаментальный теоретический вопрос о микроскопической электронной структуре купратов.

Результаты, опубликованные 20 марта журналом Science, стали итогом сотрудничества между Институтом квантовой материи Университета Британской Колумбии (UBC) и Canadian Light Source (CLS).

В купратах возникает так называемая волна зарядовой плотности, явление взаимодействующее и конфликтующее со сверхпроводимостью. Электроны в этом состоянии образуют статическое распределение, отличающееся от того, которое определяет кристаллическая структура материала. Если сравнить сверхпроводящие электроны с автомобилями на скоростной магистрали, то волны плотности это регулярные пробки, блокирующие дорожное движение.

Среди теоретиков не было единства мнений в отношении того, как выглядит структура волн плотности. Часть предложенных моделей давали параллельные полосы, часть — клетчатую структуру из пересекающихся перпендикулярных линий. К сожалению, даже наиболее продвинутые синхротронные методы не позволяли экспериментально увидеть разницу между двумя этими структурами.

Команда UBC-CLS подошла к решению проблемы нестандартно: двухмерную модель статического распределения электронов она реконструировала на основе одномерных сканов, примерно как это делается в медицинской томографии. Полученные экспериментальные данные впервые позволили для исследуемого купратного сверхпроводника отказаться от «клетчатой» гипотезы в пользу «полосатой».

Это достижение стало небольшим, но важным шагом вперед в понимании высокотемпературной сверхпроводимости — области, которая, несмотря на три десятилетия активных исследований, все еще надежно скрывает свои главные загадки: что заставляет электроны двигаться когерентно и как повысить температуру перехода к сверхпроводимости.