Тоньше — значит крепче: как плёнки побеждают магнит ⚡ экспресс
Предельное поле Паули определяет максимальное магнитное поле, при котором возможна сверхпроводимость, и в случае слабой связи равно энергии конденсации, уравновешенной энергией намагничивания, зависящей от g-фактора носителей. В слоистом сверхпроводнике PdTe2 квантовое ограничение изменяет эффективный g-фактор, что приводит к зависимости предела Паули от толщины. Экспериментально измерено верхнее критическое поле в плоскости (Hc2||) для промежуточных толщин вплоть до 20 мК: при уменьшении толщины от 50 до 19 нм Hc2|| возрастает более чем на порядок. Моделирование температурной и толщинной зависимостей показывает, что на результат влияют орбитальный и спиновый механизмы Зеемана. Орбитальный вклад ожидаем, однако обнаруженное влияние зеемановского взаимодействия на сверхпроводимость в тонких плёнках является новым. Результаты способствуют поиску сверхпроводников со смешанным и нечётным спариванием, где усиление Hc2|| может указывать на нетрадиционные симметрии.
Сверхпроводники — материалы, передающие ток без потерь. В 1950-х Джон Бардин и его коллеги объяснили, что электроны в них объединяются в пары, словно партнёры в танце. Однако Вольфганг Паули показал: достаточно сильное магнитное поле, как вихрь, растащит пару — это предел Паули. Но в слоистом веществе PdTe₂ всё иначе. Когда его раскатывают в плёнку толщиной всего 19 нанометров, электронные пары оказываются в тесной комнате: разойтись некуда, связь крепнет, и нужен ураган, чтобы их разъединить. В эксперименте такая плёнка выдержала поле в 10 раз сильнее толстой.
Это открытие протягивает нить от нанометровых плёнок к галактическим маякам, затрагивая законы Стандартной модели и понятие энтропии в квантовых системах.
🎯 Плёнка PdTe₂ толщиной 19 нм в пять раз тоньше оболочки вируса гриппа. Отдельные слои этого материала можно сдвигать скотчем, открывая путь к гибкой сверхпроводящей электронике.