Слоистые кристаллы купратов напоминают стопку блинов: каждый блин — плоскость из атомов меди и кислорода, а между ними — прослойки других элементов. Обычно сверхпроводимость изучают на всей стопке, где слои влияют друг на друга. Но что будет, если оставить один-единственный блин?
Спектроскопия с угловым разрешением — метод, который позволяет заглянуть в электронную структуру материала, — показала: в одиночной плоскости CuO₂ возникает та же щель, что и в толстом образце. Щель — это энергетический зазор, который электроны преодолевают, чтобы проводить ток без потерь. Она закрывается при температуре чуть выше, чем в объёмном материале, но форма у неё та же — d-волновая, как четырёхлепестковый цветок.
Результат означает: сверхпроводимость в купратах — двумерное явление. Соседние слои не обязательны, они лишь слегка подстраивают температуру перехода. Теперь у учёных есть платформа, где сверхпроводимость можно изучать в чистом виде, без помех от третьего измерения.
Температура, при которой исчезает сверхпроводящая щель в одиночном слое, оказалась даже выше, чем в толстом кристалле. Одиночество пошло слою на пользу.
В романе Артура Кларка «Конец детства» сверхпроводники позволяют строить невесомые конструкции; теперь мы знаем, что для этого может хватить одного атомного слоя.