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.
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.