Тайна двух щелей в новом сверхпроводнике экспресс
Электроны в кристалле иногда ведут себя словно толпа на стадионе, создающая «волну»: участки с большей плотностью сменяются почти пустыми. Эта волна блокирует свободное движение зарядов — при обычных условиях материал не является сверхпроводником. Но стоит приложить давление, как волна исчезает, и электроны начинают двигаться без потерь. Сверхкороткие лазерные вспышки (метод оптической спектроскопии с точными измерениями света) позволили заглянуть в структуру этой волны. Оказалось, что для её разрушения нужно преодолеть две ступеньки энергии — 54 и 67 миллиэлектрон-вольт. Будто замок с двумя ключами разной формы. При гелиевых температурах, когда тепловые дрожания почти стихают, становятся слышны собственные колебания кристалла — фононы. Их танец подстраивается под электронную волну, меняя общую неупорядоченность системы. Идеи Джона Бардина о спаривании электронов и Льва Ландау об электронных жидкостях здесь переплетаются в единый механизм.
Оригинальная аннотация
как её написали авторы, на английском arXiv:2604.02843
Recently, high-temperature superconductivity has been established in bilayer La3Ni2O7, which exhibits a density-wave (DW) transition at ~ 150 K under ambient pressure. The DW order is believed to be linked to superconductivity, as it is suppressed upon the emergence of superconductivity at high pressures. Here, we explore the ultrafast dynamics of high-energy electronic excitations from 10 K to room temperature under ambient pressure using time-resolved optical spectroscopy. Two high-energy electronic excitations at ~1.8 and ~ 2.4 eV, arising from distinct interband transitions, are identified. They exhibit different DW gaps of approximately 54 and 67 meV, respectively, along with relaxation dynamics that can be well described by the Rothwarf-Taylor model. In addition, we observe four coherent Raman-active phonon modes that exhibit distinct coupling with different electronic excitations. The phonon softening with increasing temperature can be well described between ~100 K and room temperature by a semi-quantitative model, which includes thermal expansion and anharmonic phonon-phonon coupling. At cryogenic temperatures, deviations from the measured temperature-dependent phonon frequencies and the model fits suggest an additional contribution from electron-phonon coupling. Our study provides direct evidence of the complex gap structure and phonon dynamics in this material, offering critical insights into the DW mechanism and many-body effects.
При сверхпроводимости ток может течь по замкнутому контуру без источника вечно — это используют в магнитно-резонансных томографах.
В фантастическом фильме «Аватар» минерал анобтаниум — сверхпроводник, парящий в магнитном поле. Реальные слоистые материалы делают эту фантазию чуть ближе.