Как ученые научились управлять сверхпроводимостью с помощью давления

Пост опубликован в блогах iXBT.com, его автор не имеет отношения к редакции iXBT.com
| Мнение | Наука и космос

В мире науки постоянно происходят открытия, которые могут перевернуть наше представление о материи и ее свойствах. Одним из таких открытий стало недавнее исследование, проведенное китайскими учеными, которое проливает свет на удивительный феномен сверхпроводимости, возникающий под воздействием давления в особых структурах — гетероструктурах Ван-дер-Ваальса.

Что такое гетероструктуры Ван-дер-Ваальса?

Представьте себе слоеный пирог, где каждый слой обладает своими уникальными свойствами. Гетероструктуры Ван-дер-Ваальса — это материалы, состоящие из нескольких таких слоев, связанных между собой слабыми силами Ван-дер-Ваальса. Это позволяет создавать материалы с совершенно новыми свойствами, комбинируя различные слои, как детали конструктора.

Сверхпроводимость, иллюстрация
Автор: ИИ Copilot Designer//DALL·E 3 Источник: www.bing.com
Сверхпроводимость и волны зарядовой плотности: танец электронов

В гетероструктуре 6R-TaS₂, состоящей из слоев дисульфида тантала, ученые обнаружили удивительное взаимодействие между двумя квантовыми явлениями: сверхпроводимостью, при которой электрическое сопротивление материала падает до нуля, и волнами зарядовой плотности (ВЗП) — периодическим изменением плотности электронов в материале.

Давление — ключ к управлению квантовыми явлениями

Исследователи обнаружили, что, изменяя давление, можно управлять взаимодействием между сверхпроводимостью и ВЗП в 6R-TaS₂. При повышении давления критическая температура, при которой материал переходит в сверхпроводящее состояние, сначала растет, затем выходит на плато, после чего снижается и, наконец, снова начинает расти при еще больших значениях давления.

Разгадка тайны: джозефсоновская связь

Объяснение этого необычного поведения кроется в изменении свойств одного из слоев 6R-TaS₂ - слоя 1T-TaS₂ - под воздействием давления. Этот слой играет роль своеобразного «мостика» между двумя сверхпроводящими слоями 1H-TaS₂. Под давлением 1T-TaS₂ сначала переходит из изолятора в металл, сохраняя при этом статическую ВЗП. Затем ВЗП начинает флуктуировать, и, наконец, слой 1T-TaS₂ сам становится сверхпроводящим. Этот процесс влияет на силу «связи» между сверхпроводящими слоями 1H-TaS₂, которая описывается явлением, известным как джозефсоновская связь.

Сверхпроводимость, иллюстрация
Автор: ИИ Copilot Designer//DALL·E 3 Источник: www.bing.com
Перспективы: новый взгляд на квантовый мир

Открытие китайских ученых не только расширяет наши знания о свойствах гетероструктур Ван-дер-Ваальса, но и открывает новые пути для изучения сверхпроводимости в сложных квантовых материалах. Понимание механизмов, управляющих сверхпроводимостью, чрезвычайно важно для разработки новых материалов с улучшенными свойствами, которые найдут применение в самых разных областях, от электроники до квантовых компьютеров.

Исследование подтверждает, что гетероструктуры Ван-дер-Ваальса являются уникальной платформой для изучения фундаментальных квантовых явлений и создания новых материалов с необычными свойствами. Это открывает перед нами удивительные перспективы для развития науки и технологий будущего.

0 комментариев

Добавить комментарий

Сейчас на главной

Новости

Публикации

Почему в США запрещали выращивать смородину

В начале XX века американская лесная промышленность переживала бурный рост. Белая сосна считалась одним из самых ценных ресурсов. Её древесина шла на строительство, производство бумаги и...

Туринская плащаница Дани Рязанова: как молодой художник из Петербурга рисует огнем

Раньше, наблюдая за современным художественным процессом, казалось, что молодые художники стремятся как можно дальше уйти от «навязанных» канонов, отказаться от всего, чем пользовались мастера...

Детальное изучение мозга чемпиона по памяти раскрыло нейробиологию его трюков

Рабочая память человека имеет свои физиологические ограничения. Исторически в когнитивной психологии этот предел описывался формулой «семь плюс-минус два элемента». Вы можете легко удержать в...

Эффект странника: как навыки ориентации в пространстве породили у человека геометрическое мышление

Со времен Платона геометрия считалась высшим проявлением абстрактного мышления. В диалоге «Менон» философ просит необразованного мальчика-раба удвоить площадь квадрата — и тот, опираясь...

Каньон Антилопы: почему он самый извилистый и фотогеничный в мире

В Аризоне, на землях индейцев навахо, находится место, любимое фотографами со всего мира. Каньон Антилопы вы наверняка хоть раз видели на заставке своего компьютера. Microsoft вносила его виды в...