במעבדה של אוניברסיטת קורנל גילו הפיזיקאים במפתיע שמוליכות-העל בסלניד הברזל FeSe אינה תלויה במספר האלקטרונים, אלא במידת השלמות של סריג הגביש של החומר. מסקנה זו משנה את התפיסה המקובלת לגבי מוליכי-על בטמפרטורה גבוהה ופותחת דרך חדשה לשלוט בהם.
בדרך כלל בחומרים כאלה משנים המדענים את מספר האלקטרונים — מה שמכונה אילוח — כדי להגיע אל "כיפת" מוליכות-העל, שבה החומר מאבד את התנגדותו בטמפרטורות גבוהות יחסית. ב-FeSe, לעומת זאת, הכול התברר אחרת. החוקרים בראשותו של קייל שן הראו שעקומת הכיפה הזו קשורה קשר הדוק לפיזור האלקטרונים על פגמי הסריג, ולא לריכוז נושאי המטען.
תארו לעצמכם רחובות עירוניים: אם הכבישים ישרים וללא בורות, המכוניות נוסעות מהר וללא הפרעות. די שיופיעו בורות ומכשולים — והתנועה מאטה, גם אם לא נוספו מכוניות. כך גם בגביש FeSe: האלקטרונים "מעדים" על אי-שלמויות הסריג, וזה בדיוק מה שקובע מתי החומר הופך למוליך-על.
הפוסט-דוקטורנט פול מלינובסקי, המחבר הראשון של המאמר שפורסם ב-PNAS, מסביר: "גילינו שהכיפה בחומר הזה נשלטת בכלל לא על ידי מה שהורגלנו אליו. לא על ידי כמה אלקטרונים אתם מוסיפים, אלא על ידי אילו מכשולים הם פוגשים בדרכם — עד כמה הסריג הגבישי מושלם או לא מושלם".
הניסיונאים השתמשו בשיטה חדשה לשליטה ב-FeSe ומדדו כיצד משתנה ההתנגדות ברמות שונות של אי-סדר. התברר שאי-סדר מזערי מאפשר להגיע לטמפרטורה המרבית של מוליכות-על, בעוד ששינוי פשוט של מספר האלקטרונים מניב השפעה קטנה בהרבה. זה מבדיל את FeSe מרוב מוליכי-העל האחרים המכילים ברזל.
הגילוי חשוב לא רק לפיזיקה בסיסית. הבנת תפקידו של אי-הסדר המבני יכולה לסייע ביצירת חומרים יציבים וניתנים לשליטה יותר לטכנולוגיות עתידיות — ממגנטים עוצמתיים ועד התקנים קוונטיים. ככל שהסריג נקי יותר, כך אנו קרובים יותר לשימוש מעשי במוליכות-על בטמפרטורה גבוהה.
