Международная команда исследователей под руководством профессора Ронни Томале из Вюрцбургско-Дрезденского кластера передового опыта ct.qmat и Вюрцбургского университета (JMU) подтвердила свою теорию касательно сверхпроводимости в металлах Кагоме. Согласно этой теории, куперовские пары демонстрируют волнистое распределение в металлах Кагоме, что может обусловить создание новых электронных компонентов, таких как сверхпроводящие диоды.
Металлы Кагоме, названные в честь японского узора плетения, имеют уникальную кристаллическую структуру, сочетая выдающиеся электронные, магнитные и сверхпроводящие свойства. Такая структура придает им особенности, которые могут быть полезны для различных приложений. Например, металлы Кагоме могут обладать высокой проводимостью.
Теория Томале предполагает, что в металлах Кагоме возникает уникальная форма сверхпроводимости, при которой пары Купера распределяются волнообразно внутри подрешёток. Пары Купера – это связанные электроны, способные двигаться совместно. При охлаждении металла Кагоме до очень низких температур, данные пары могут образовывать сверхпроводящую жидкость. Эта жидкость способна проводить электричество без сопротивления, делая металл Кагоме сверхпроводимым. Открытие может способствовать созданию новых электронных устройств.
Исследователи из ct.qmat продолжают изучать металлы Кагоме и их свойства, чтобы лучше понять их потенциал для будущих квантовых технологий. В частности, они ищут металлы Кагоме, где куперовские пары проявляют пространственную модуляцию без предварительного образования волн плотности заряда.
Эксперимент, подтверждающий теорию Томале, был проведён Цзя-Синь Инем из Южного университета науки и технологий в Шэньчжэне, Китай. Для этого был использован сканирующий туннельный микроскоп с сверхпроводящим наконечником, способным напрямую наблюдать куперовские пары.
Конструкция наконечника, завершающегося одним атомом, базируется на эффекте Джозефсона, удостоенном Нобелевской премии. Сверхпроводящий ток проходит между наконечником микроскопа и образцом, что позволяет точно измерить распределение куперовских пар.
«Текущие результаты являются ещё одной важной вехой на пути к энергоэффективным квантовым устройствам. Хотя эти эффекты пока наблюдаются только на атомном уровне, как только сверхпроводимость Кагоме станет достижимой в макроскопическом масштабе, появятся новые сверхпроводящие компоненты. Это и является двигателем наших фундаментальных исследований», — говорит профессор Томале.
Пока самый длинный в мире сверхпроводящий кабель был установлен в Мюнхене, активные исследования сверхпроводящих электронных компонентов всё ещё продолжаются. В лабораториях уже разработаны первые сверхпроводящие диоды, но они зависят от комбинации различных сверхпроводящих материалов.
В отличие от них, уникальные сверхпроводники Кагоме с их пространственной модуляцией куперовских пар могут действовать как диоды, открывая увлекательные перспективы для сверхпроводящей электроники и цепей без потерь.
Источник: iXBT
