Сверхпроводимость на грани: физики обнаружили сверхпроводящие токи, ускользавшие от науки

Физики обнаружили сверхпроводящие токи, ускользавшие от науки

Исследователи Принстонского Университета обнаружили уникальную сверхпроводимость, которая в теории считалась фантастикой. Сверхпроводимость на грани существует и в реальности в виде сверхпроводящих токов, которые протекают по внешним краям сверхпроводников, имея при этом топологические свойства. Именно они формируют путь к топологической сверхпроводимости, а она будет полезна в квантовых компьютерах будущего. В теории считалось, что такое возможно.

Но на практике достигнуть таких результатов не удавалось. Исследователи создали сверхпроводник, который одновременно признан топологическим материалом с необычными электронными свойствами. Это открытие делает новый шаг в эру топологической сверхпроводимости. Най Фуан Онг, профессор физики в Принстонском Университете заявил, что ранее ничего подобного наука не видела, и это наблюдение пограничного сверхтока в любом сверхпроводнике стало первым в истории.


Исследователи задались вопросом: что именно происходит, если внутреннюю часть материала заменить не изолятором, а сверхпроводником? И какие новые особенности при этом могут возникнуть? Известно, что традиционные сверхпроводники нашли свое применение в магнитно-резонансной томографии. Они же широко применяются на линиях передачи информации на большие расстояния.

Но теперь новые типы сверхпроводников могут использоваться далеко за пределами привычных технологий. Физики разных стран мира пытаются найти связующие между сверхпроводимостью и топологическими изоляторами факторы. В их числе могут оказаться материалы, имеющие нонконформистские электронные поведения.

Для исследования сверхпроводимости в топологических материалах ученые решили использовать кристаллы дителлурида молибдена. Они обладают выраженными топологическими свойствами и являются сверхпроводником в том случае, когда температура опускается ниже 100 миллиграммов Кельвина, что составляет - 459 градусов по Фаренгейту.


Ранее проводимые эксперименты включали в себя попытки впрыскивания сверхпроводимости в тополотические материалы. Для этого они размещались в непосредственной близости. Но новое измерение было проведено без впрыскивания сверхпроводимости, однако при этом ученым удалось показать сигнатуры краевых состояний.

Кристаллы, выращенные в лаборатории, сначала охлаждались до температуры, при которой возникает сверхпроводимость. Затем при измерении тока к ним применили едва ощутимое магнитное поле, протекающее через кристалл.

При этом ученые обнаружили, что величина, называемая критическим током, отображает колебания, которые проявляются в виде зубьев пилы, когда магнитное поле увеличивается.