Сверхпроводники — это материалы, которые проводят электрический ток без сопротивления ниже определенной критической температуры. В обычных сверхпроводниках переход в сверхпроводящее состояние происходит при очень низких температурах, однако некоторые нетрадиционные сверхпроводники входят в эту фазу при сравнительно более высоких температурах, что потенциально снижает потребность в сложных и дорогих системах охлаждения. Эту информацию сообщает сайт Phys.org.
Исследователи из Нанкинского университета, Университета науки и технологий Китая, Гонконгского политехнического университета и других институтов Китая изучили электронные процессы, лежащие в основе сверхпроводимости в La₃Ni₂O₇ — никелате, который проявляет сверхпроводимость при температурах до примерно 80 К (-193°C) под очень высоким давлением. Результаты, опубликованные в Nature Physics, показывают, что сверхпроводимость в специально созданных пленках на основе La₃Ni₂O₇ может возникать из-за механизма спаривания электронов, отличного от d-волнового спаривания, связанного с купратными сверхпроводниками.
Ученые синтезировали высококачественные пленки La₃Ni₂O₇ с добавлением стронция, заменив часть атомов лантана для регулировки электронной популяции, и обработали их озоном для контроля содержания кислорода. Пленки транспортировали в сверхвысоковакуумном чемодане из Нанкина в Шанхай для измерений на синхротроне. С помощью фотоэмиссионной спектроскопии с угловым разрешением (ARPES) они обнаружили систематические сдвиги края спектра, свидетельствующие об открытии сверхпроводящей щели.
Ключевой результат: сверхпроводящая щель в пленке не исчезает вдоль диагонали зоны Бриллюэна, где у купратов обычно есть узлы. Это указывает на симметрию спаривания, отличную от d-волновой. Кроме того, расчеты показали, что γ-зона, связанная с орбиталью Ni 3dᶻ², не пересекает уровень Ферми, а ее вершина находится примерно на 75 мэВ ниже, из-за сжатия пленки подложкой SrLaAlO₄, что удлиняет межатомные связи и уменьшает межслойный перенос.
Авторы планируют синтезировать пленки с еще более высокой чистотой для получения полностью развитых квазичастичных пиков и более точной карты щели. "Разгадка тайны сверхпроводимости никелатов требует тесной интеграции синтеза образцов и современной спектроскопии", — заключил профессор Дунлай Фэн. Совместные усилия продолжатся для достижения значительных прорывов в понимании нетрадиционной сверхпроводимости.