Как примесь олова делает плёнку изолятором экспресс
Тонкая плёнка из ниобия и олова проводит ток без сопротивления, пока её не сделать совсем уж тонкой. Тогда она внезапно становится изолятором. Группа физиков проверила, что будет, если в плёнку добавить чуть больше олова, чем нужно по формуле.
Плёнки выращивали распылением на кремниевую подложку — примерно как красят из баллончика, только атомами. У плёнок с избытком олова зёрна кристаллов получились мельче, а границы между ними — заметнее. Такая плёнка теряет сверхпроводимость при толщине около 11 нанометров — это в два раза толще, чем у плёнок с точным составом. Дальше она ведёт себя как обычный изолятор.
Измерения в магнитном поле показали ещё одну деталь: у более зернистых плёнок сверхпроводящее состояние разрушается легче. Сверхтекучая жёсткость — мера того, насколько прочно сверхпроводник держит свой ток, — у них заметно ниже. Похоже, лишние атомы олова расшатывают весь порядок, и сверхпроводимость сдаётся раньше.
Такие плёнки — удобный полигон для изучения перехода от проводника к изолятору. Варьируя состав, можно настраивать, при какой толщине этот переход случится. А значит, и лучше понимать, как устроен беспорядок в наномире.
Толщина 11 нанометров — это примерно 40 атомных слоёв. Если бы лист бумаги был таким же тонким относительно своего размера, он покрыл бы футбольное поле.
В романе «Ложная слепота» Питера Уоттса сверхпроводники работают при комнатной температуре — но и там малейший беспорядок в кристалле сводит на нет их свойства.