Беспорядок, который рождает изолятор экспресс
Сверхпроводник проводит ток без потерь, как идеально ровная дорога, по которой машины едут без трения. Но что, если на дорогу насыпать камней и ям? Учёные решили проверить это, добавив беспорядок в сверхпроводящий материал толщиной в один атом.
Они взяли тончайший слой соединения железа, теллура и селена — сверхпроводник при температуре выше, чем у многих других. Затем на этот слой напылили крошечные кластеры железа, создав беспорядок. С помощью сканирующего туннельного микроскопа, который ощупывает поверхность иглой, учёные следили, как меняется поведение электронов.
Сначала сверхпроводимость ослабевала, и материал становился изолятором — ток переставал течь. Но самое интересное: даже в изоляторе электроны оставались связанными в пары, как в сверхпроводнике. Эти пары, называемые куперовскими, не могли двигаться свободно из-за беспорядка, но не распадались.
Это открытие показывает, что переход от сверхпроводника к изолятору не всегда означает гибель квантового состояния. Беспорядок может усиливать связь между электронами, создавая новые фазы материи. Такие знания пригодятся для создания электроники, работающей при низких температурах, и для понимания высокотемпературных сверхпроводников.
Оригинальная аннотация
как её написали авторы, на английском arXiv:2603.04717
The superconductor-insulator transition as a paradigm of quantum phase transitions has attracted tremendous interest over the past three decades. While the magnetic field and carrier density can be tuned to drive the transition, the role of disorder in the transition is not well understood due to the complicated interplay between superconductivity and electron localization. In this work, we controllably introduce disorder in a two-dimensional high-temperature superconductor by depositing iron clusters onto the superconducting monolayer Fe(Te,Se) crystalline film. The spectral evolution from superconducting gaps to insulating gaps with increasing disorder is detected by scanning tunneling spectroscopy measurements. When the disorder is strong, large U-shaped gaps are observed and attributed to the localization-enhanced Cooper pair correlation. Our observations provide the insight into the emergent phases of low-dimensional and high-temperature superconductors with disorder.
Толщина исследованного сверхпроводника — всего один атом, что делает его почти двумерным миром, где квантовые эффекты особенно сильны.
В романе «Ложная слепота» Питера Уоттса описаны материалы с необычными квантовыми свойствами, которые меняют поведение при малейших изменениях структуры.