Ученые из США и Японии установили, что проводник в состоянии «псевдозоны» (pseudogap) теряет электроны, и, таким образом, не может при более высокой температуре стать сверхпроводящим, то есть проводить электрический ток при нулевом сопротивлении. Остается узнать теперь, в чем причины псевдозоны, и тогда можно попытаться делать более высокотемпературные сверхпроводники, чем есть сейчас. Работа опубликована в журнале Nature Materials, а ее популярное изложение приводит Phys.org.
Материал становится сверхпроводящим, то есть приобретает нулевое сопротивление и начинает проводить ток со 100% эффективностью, когда его электроны покидают свои обычные места и спариваются. При этом на графиках энергий и импульсов сместившихся электронов видна характерная «яма». И вдруг в середине 1990-х годов в оксиде меди ученые нашли еще одну похожую яму, которая появляется при температуре несколько выше той, при которой материал становится сверхпроводящим. Ее назвали псевдозоной, и с тех пор изучают, чтобы понять, как она возникает и какую роль играет для материала — мешает ему стать сверхпроводящим или помогает? Наконец, ученые из Стэндфордского университета, национальной ускорительной лаборатории департамента энергетики (SLAC) и большой коллектив их коллег из различных институтов США и Японии, которые занимаются этим явлением почти два десятка лет, приблизились к пониманию того, как работает псевдозона.
Оказалось, что псевдозона препятствует вхождению оксида меди в состояние сверхпроводимости при более высокой температуре, приводит Phys.org слова ведущего автора исследования Макото Хашимото (Makoto Hashimoto) из SLAC. В экспериментах ученые использовали фотоэмиссионную спектроскопию с угловым разрешением (ARPES). Она позволяет выбить из материала электроны и привести его в сверхпроводящее состояние. Оксид меди становится таковым при температуре 135 градусов Цельсия. Хашимото следил за электронами с определенными энергиями в интервале температур, после того, как электрические свойства оксида меди изменялись разнообразным образом. Так ему удалось установить точно, что происходит в момент перехода материала в сверхпроводящее состояние. Оказалось, что псевдозона крадет электроны, которые собираются покинуть свои места и спариться, и таким образом задерживает появление сверхпроводимости.
Теперь, когда ученые знают, как работает псевдозона, они смогут заняться симуляциями процесса и моделированием. Но причины ее возникновения все еще остаются загадочными.
Источник иллюстрации: electrochem.org
