Исследователи обнаружили необычные свойства в кристаллах недавно открытого сверхпроводящего материала, слоистого халькогенида висмута с четырехкратной симметричной структурой.
Исследователи из Токийского столичного университета обнаружили, что кристаллы недавно открытого сверхпроводящего материала, слоистого халькогенида висмута с четырехкратной симметричной структурой, демонстрируют только симметрию двойного порядка в своей сверхпроводимости.
Происхождение сверхпроводимости в этих структурах еще недостаточно изучено; это открытие предполагает связь с загадочным классом материалов, известных как нематические сверхпроводники, и необычными механизмами, посредством которых сверхпроводимость может возникать при более легко достижимых температурах.
Сверхпроводники - это материалы с чрезвычайно низким электрическим сопротивлением. Они уже широко применяются для мощных электромагнитов, особенно в медицинских устройствах магнитно-резонансной томографии (МРТ), где они используются для генерации сильных магнитных полей, необходимых для неинвазивной визуализации высокого разрешения. Однако существуют значительные барьеры, которые препятствуют более широкому использованию, например, для передачи электроэнергии на большие расстояния. Наиболее примечательным является то, что обычная сверхпроводимость возникает только при чрезвычайно низких температурах. Первые «высокотемпературные» сверхпроводники были обнаружены только во второй половине 1980-х годов, и механизмы их работы до сих пор горячо обсуждаются.
В 2012 году профессору Йошиказу Мидзугучи из Токийского столичного университета впервые удалось разработать слоистые халькогенидные материалы висмута с чередующимися изоляционными и сверхпроводящими слоями. (Халькогениды - это материалы, содержащие элементы из группы 16 периодической таблицы.) Теперь та же команда провела измерения на монокристаллах материала и обнаружила, что характеристики вращательной симметрии кристаллической структуры не повторяются в том, как сверхпроводимость изменяется с ориентацией.
Материал, который изучала группа, состоял из сверхпроводящих слоев из висмута, серы и селена и изоляционных слоев из лантана, фтора и кислорода. Важно, что халькогенидные слои имели четырехкратную вращательную (или тетрагональную) симметрию, то есть одинаковую при повороте на 90 градусов. Однако, когда команда измерила магнитосопротивление материала в разных ориентациях, они обнаружили только двойную симметрию, то есть такую же, когда повернули на 180 градусов. Дальнейший анализ при разных температурах не предполагал каких-либо изменений в структуре; они пришли к выводу, что это нарушение симметрии должно возникать из-за расположения электронов в слое.
Понятие нематических фаз исходит из жидких кристаллов, где неупорядоченные аморфные массивы стержнеобразных частиц могут указывать в одном направлении, нарушая симметрию вращения, оставаясь случайно распределенными по пространству. Совсем недавно было высказано предположение, что нечто подобное в электронной структуре материалов, электронной нематичности, может быть причиной появления сверхпроводимости в высокотемпературных сверхпроводниках. Этот вывод четко связывает эту чрезвычайно настраиваемую систему с высокотемпературными сверхпроводниками, такими как материалы на основе меди и железа.
Команда надеется, что дальнейшее исследование позволит выявить понимание того, почему различные материалы имеют сходное поведение и как это все работает.
Источник: Kazuhisa Hoshi, Motoi Kimata, Yosuke Goto, Tatsuma D Matsuda, Yoshikazu Mizuguchi. Two-Fold-Symmetric Magnetoresistance in Single Crystals of Tetragonal BiCh2-Based Superconductor LaO0.5F0.5BiSSe. Journal of the Physical Society of Japan, 2019; 88 (3): 033704 DOI: 10.7566/JPSJ.88.033704
Вас также может заинтересовать: