У лабораторії Корнелльського університету фізики несподівано виявили, що надпровідність у селеніді заліза FeSe залежить не від кількості електронів, а від того, наскільки досконалою є кристалічна ґратка матеріалу. Цей висновок змінює звичне уявлення про високотемпературні надпровідники й відкриває новий шлях до керування ними.
Зазвичай у таких матеріалах учені змінюють число електронів — так зване допіювання, — щоб потрапити в «купол» надпровідності, де матеріал втрачає опір за відносно високих температур. У FeSe, однак, усе виявилося інакше. Дослідники під керівництвом Кайла Шена показали, що крива цього купола тісно пов'язана з розсіюванням електронів на дефектах ґратки, а не з концентрацією носіїв заряду.
Уявіть міські вулиці: якщо дороги рівні й без ям, машини їдуть швидко й безперешкодно. Варто з'явитися вибоїнам і перешкодам — рух сповільнюється, навіть якщо машин не побільшало. Так і в кристалі FeSe: електрони «спотикаються» об недосконалості ґратки, і саме це визначає, коли матеріал стає надпровідником.
Постдок Пол Малиновскі, перший автор роботи, опублікованої в PNAS, пояснює: «Ми з'ясували, що купол у цьому матеріалі керується зовсім не тим, до чого звикли. Не тим, скільки електронів ви додаєте, а тим, які перешкоди вони зустрічають на шляху — наскільки досконалою чи недосконалою є кристалічна ґратка».
Експериментатори використали нову методику контролю FeSe і виміряли, як змінюється опір за різних рівнів безладу. Виявилося, що мінімальний безлад дає змогу досягти максимальної температури надпровідності, тоді як проста зміна числа електронів дає значно менший ефект. Це відрізняє FeSe від більшості інших залізовмісних надпровідників.
Відкриття важливе не лише для фундаментальної фізики. Розуміння ролі структурного безладу може допомогти створювати стабільніші та керованіші матеріали для майбутніх технологій — від потужних магнітів до квантових пристроїв. Чим чистіша ґратка, тим ближче ми до практичного використання високотемпературної надпровідності.
