Chińscy fizycy z Uniwersytetu Pekińskiego odkryli nową fazę w nadprzewodnikach, która dokładnie pokrywa się z granicą, gdzie materiał nagle zaczyna przewodzić prąd bez oporu na „lewym skrzydle” diagramu temperaturowo-ciśnieniowego.
Badacze Yu-Cheng Zhu, Jia-Xi Zeng i Xin-Zheng Li wykazali, że ta faza — kwantowy nieporządek sieci — powstaje wskutek kwantowych fluktuacji jąder atomów. W przeciwieństwie do znanych modeli, w których główną rolę przypisuje się elektronom, tutaj kluczowe okazuje się zachowanie samej sieci krystalicznej.
Naukowcy zastosowali metodę całek po trajektoriach w dynamice molekularnej, aby uwzględnić kwantową naturę jąder. Obliczenia ujawniły trójkątny obszar na diagramie fazowym ciśnienie—temperatura, w którym sieć zachowuje nieporządek dzięki efektom kwantowym. Lewa granica tego obszaru pokrywa się z temperaturą początku nadprzewodnictwa.
Szczególnie wyraźnie efekt ujawnia się w materiałach zawierających nikiel. Przy zastąpieniu wodoru deuterem granica fazy kwantowej przesuwa się, a maksymalna temperatura nadprzewodnictwa spada z 220 do 160 kelwinów. Potwierdza to bezpośredni związek między fluktuacjami jądrowymi a mechanizmem parowania elektronów.
Odkrycie zmienia wyobrażenie o wysokotemperaturowym nadprzewodnictwie: teraz należy je rozpatrywać jako wspólny stan kwantowy elektronów i sieci. Wcześniej diagramy strukturalne konstruowano bez uwzględnienia wielociałowej natury jąder, co prowadziło do niedokładnych przewidywań.
Nowa faza daje wskazówkę do poszukiwania materiałów o wyższych temperaturach nadprzewodnictwa i wyjaśnia, dlaczego na „lewym skrzydle” kopuły nadprzewodnictwo gwałtownie się urywa.
