Ученым удалось прояснить механизмы сверхпроводимости алмаза: материал способен проводить электрический ток без сопротивления при определенных условиях. Это стало возможным благодаря синтезу тонких алмазных пленок с равномерно распределенными атомами бора — исследователи обнаружили, что внутри них формируется скрытая мозаика из микроскопических сверхпроводящих областей («луж»), которые со временем соединяются друг с другом.
Исследование провели специалисты из Аргоннской национальной лаборатории Министерства энергетики США, Пенсильванского и Чикагского университетов. Больше 20 лет назад было обнаружено, что добавление бора придает алмазу сверхпроводящие свойства, однако детали этого процесса оставались неясными.
Результаты удивили: несмотря на внешнюю структурную однородность кристаллических пленок, внутри них проявилась неоднородность на микроуровне.
Это неожиданное открытие застало нас врасплох, потому что эти кристаллические пленки структурно однородны. Поэтому возник вопрос: откуда взялась эта зернистость?
Сверхпроводящие «лужи» не статичны. Их форму и поведение можно регулировать с помощью магнитных полей, температуры и электрических токов. Понимание того, как электроны перемещаются между этими областями, поможет эффективнее соединять их — это повысит производительность будущих квантовых устройств и позволит им работать при более высоких температурах.
Специалисты подчеркивают, что перспективная технология способна объединить в одном материале сразу несколько фундаментальных физических явлений — свет, спин, сверхпроводимость и магнетизм. Такой материал будет совместим с современной микроэлектроникой, что открывает путь к созданию многофункциональных квантовых устройств с принципиально новыми возможностями.
Результаты исследования опубликованы в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
Ранее Наука Mail рассказывала, что установлен рекорд температуры сверхпроводимости без высокого давления.
