​​​​​​​Скрытое квантовое состояние в металле помогло сделать шаг к сверхпроводимости

Физики обнаружили необычное поведение металлов с ячеистой треугольной структурой — это может ускорить развитие сверхпроводимости. В ходе опытов зафиксировано нарушение симметрии обращения времени, такой сигнал появился при более высоких температурах, чем другие упорядоченные состояния материала.

Исследователи сосредоточились на антимониде ванадия и цезия — металле с уникальной атомной структурой

Источник: Институт Пауля Шеррера / Махир Дзамбегович

Ученые подтвердили существование экзотического квантового состояния в особых металлах — это может приблизить создание сверхпроводников, работающих при более высоких температурах. Открытие, сделанное командой из Корейского института передовых технологий, проливает свет на механизмы перехода материалов в сверхпроводящее состояние.

Исследователи сосредоточились на антимониде ванадия и цезия — металле с уникальной атомной структурой, напоминающей узор из соединенных треугольников. При охлаждении он проходит через несколько упорядоченных состояний, завершающихся сверхпроводимостью — способностью проводить электричество с нулевым сопротивлением при крайне низких температурах. Ключевой вопрос состоял в том, возникает ли в этом процессе петлевой токовый порядок, связанный с нарушением симметрии обращения времени.

Чтобы выявить этот эффект, физики направили на образец пучки света с круговой поляризацией — когда электрическое поле вращается по мере распространения. В материалах с нарушенной симметрией обращения времени реакция на такой свет зависит от направления вращения (по часовой стрелке или против). Измеряя разницу в отклике, ученые смогли надежно зафиксировать искомый сигнал и отделить его от прочих эффектов.

Четкий сигнал нарушения симметрии обнаружен при температурах, сильно превышающих те, при которых проявляются другие упорядоченные состояния материала

Источник: Nature Physics

Особенно важно, что четкий сигнал нарушения симметрии был обнаружен при температурах, существенно превышающих те, при которых проявляются другие упорядоченные состояния материала. Это означает: петлевой токовый порядок возникает раньше остальных переходов, а затем, по мере охлаждения, последовательно появляются упорядочение зарядов и сверхпроводимость.

Результаты, опубликованные в Nature Physics, дают принципиально новый взгляд на природу сверхпроводимости. По мнению исследователей, нарушение симметрии обращения времени в таких металлах представляет собой отдельную фазу, которая может играть ключевую роль в формировании сверхпроводящего состояния. Это открытие открывает путь к поиску материалов со сверхпроводимостью при практически применимых температурах.

Ранее Наука Mail рассказывала, что визуализация материалов выявила пробелы в теории сверхпроводимости.