Коллектив ученых из Института молекулярной науки и Университета перспективных исследований совершил значительное открытие, которое ставит под сомнение традиционные взгляды на сверхпроводимость. Применив методы изучения волнового взаимодействия для анализа органических сверхпроводников, они выявили необычайно сильный эффект, связанный с хиральностью — свойством молекул, делающим их несовместимыми с их зеркальным отражением, наподобие левой и правой рук. Это открытие не только расширяет понимание ключевых свойств материи, но и открывает новые возможности для разработки передовых электронных устройств.
В центре внимания исследователей оказался органический сверхпроводник κ-(BEDT-TTF)2Cu(NCS)2, известный своей хиральной структурой. Проводя электрический ток через этот «детектор», учёные выявили колоссальный асимметричный эффект проводимости, который значительно превосходил все теоретические предсказания для материалов с аналогичными свойствами. Наибольшее удивление вызвал тот факт, что такой эффект был обнаружен в органическом материале, состоящем из легких элементов и, следовательно, обладающем слабым спин-орбитальным взаимодействием — свойством, обычно считающимся ключевым для таких явлений.
Экспериментальные данные указывают на то, что врожденная хиральность в структуре материала играет роль усилителя взаимодействия между спином электронов и электрическим током. Это взаимодействие оказалось столь мощным, что оно породило асимметричную проводимость, сравнимую по величине с эффектами, наблюдаемыми в неорганических сверхпроводниках, созданных из тяжелых элементов. Более того, исследование показало, что эффективность «сверхпроводникового диода» на основе этого материала достигает 5%, что является рекордным для органических сверхпроводников и близко к показателям, полученным для неорганических аналогов.
Полученные результаты показывают, что хиральность способна вызвать эффективное спин-орбитальное взаимодействие, которое, в свою очередь, влияет на образование куперовских пар — электронных дуэтов, ответственных за сверхпроводимость. Это подразумевает, что в хиральных сверхпроводниках происходит смешивание куперовских пар разного спинового состояния, что ранее не рассматривалось в описании таких систем.
Это открытие имеет важные последствия для развития физики и химии твердого тела. Оно открывает перспективы создания новых сверхпроводниковых устройств с уникальными функциональными возможностями, основанных на применении органических материалов. В будущем, понимание роли хиральности в управлении электронными свойствами может привести к революционным достижениям в электронике и сенсорных технологиях.
Источник: iXBT
