У 1986 році відкриття надпровідності в керамічних матеріалах на основі міді — купратах — перевернуло уявлення фізиків. Температура переходу в надпровідний стан раптом піднялася в кілька разів вище за попередню межу, і звична теорія БКШ, яка пояснювала явище коливаннями ґратки, перестала працювати.
Міжнародна команда під керівництвом професора Найджела Хассі з Радбоудського університету та HFML-FELIX спільно з колегами з Китаю, Великої Британії та США нарешті знайшла ключовий механізм. Дослідники показали, що в електронно-легованих купратах, таких як лантан-церій-мідь-оксид, електрони утворюють пари саме завдяки взаємодії зі спіновими флуктуаціями — швидкими коливаннями крихітних магнітних моментів атомів.
Щоб довести це, вчені створили особливу тонку плівку з плавним градієнтом критичної температури вздовж довжини. Літографічні контакти дозволили виміряти опір за різних значень температури переходу, зберігаючи однаковий рівень безладу. Аналіз даних у сильних магнітних полях виявив: головним джерелом опору є розсіювання електронів на флуктуючих спінах, а сила цієї взаємодії безпосередньо корелює з температурою надпровідності.
Аналогія проста: уявіть потік електронів як натовп людей у метро. Спінові флуктуації — це раптові «поштовхи» від сусідів, які у звичайному металі заважають руху, але в купратах допомагають електронам «зчепитися» в пари й рухатися без втрат. Саме цей зв'язок, а не коливання іонів, виявився вирішальним.
Однак робота показала й другий, поки невідомий «інгредієнт». Навіть посилюючи взаємодію зі спінами, неможливо досягти рекордних температур, які спостерігаються в інших родинах купратів. Пошук відсутнього фактора тепер стає головним завданням теоретиків.
Результати опубліковано в Nature Physics, і вони наближають момент, коли високотемпературні надпровідники зможуть працювати за температур, доступних без дорогого охолодження. Це відкриє шлях до надeфективних ліній електропередач, потужних магнітів для медицини та квантових технологій майбутнього.
