В 1986 году открытие сверхпроводимости в керамических материалах на основе меди — купратах — перевернуло представления физиков. Температура перехода в сверхпроводящее состояние внезапно поднялась в несколько раз выше прежнего предела, и привычная теория БКШ, объяснявшая явление колебаниями решётки, перестала работать.
Международная команда под руководством профессора Найджела Хасси из Радбoudского университета и HFML-FELIX совместно с коллегами из Китая, Великобритании и США наконец-то нашла ключевой механизм. Исследователи показали, что в электронно-легированных купратах, таких как лантан-церий-медь-оксид, электроны образуют пары именно благодаря взаимодействию со спиновыми флуктуациями — быстрыми колебаниями крошечных магнитных моментов атомов.
Чтобы доказать это, учёные создали особую тонкую плёнку с плавным градиентом критической температуры вдоль длины. Литографические контакты позволили измерить сопротивление при разных значениях температуры перехода, сохраняя одинаковый уровень беспорядка. Анализ данных в сильных магнитных полях выявил: главным источником сопротивления служит рассеяние электронов на флуктуирующих спинах, а сила этого взаимодействия напрямую коррелирует с температурой сверхпроводимости.
Аналогия проста: представьте поток электронов как толпу людей в метро. Спиновые флуктуации — это внезапные «подталкивания» от соседей, которые в обычном металле мешают движению, но в купратах помогают электронам «сцепиться» в пары и двигаться без потерь. Именно эта связь, а не колебания ионов, оказалась решающей.
Однако работа показала и второе, пока неизвестное «ингредиент». Даже усиливая взаимодействие со спинами, невозможно достичь рекордных температур, наблюдаемых в других семействах купратов. Поиск недостающего фактора теперь становится главной задачей теоретиков.
Результаты опубликованы в Nature Physics и приближают момент, когда высокотемпературные сверхпроводники смогут работать при температурах, доступных без дорогого охлаждения. Это откроет путь к сверхэффективным линиям электропередач, мощным магнитам для медицины и квантовым технологиям будущего.
