Сверхпроводимость в кристалле, который меняет тип экспресс
Сверхпроводник — это материал, который при сильном охлаждении теряет электрическое сопротивление: ток по нему течет без потерь. Ученые взяли слоистый кристалл PdTe2, похожий на стопку листов бумаги, и охладили его до температуры ниже 1,8 кельвина (это примерно -271°C). В таких условиях PdTe2 становится сверхпроводящим.
Раньше считалось, что PdTe2 — сверхпроводник первого типа: магнитное поле полностью выталкивается из него, как вода из губки при сжатии. Но в новых экспериментах с мозаичными кристаллами (состоящими из множества слегка развернутых кусочков) обнаружилось другое. Магнитное поле проникает внутрь материала в виде тонких нитей — вихрей. Это признак сверхпроводника второго типа. Переход от первого типа ко второму, вероятно, вызван беспорядком в кристалле — мелкими дефектами и границами между кусочками.
Измерения глубины проникновения магнитного поля показали, что сверхпроводящая щель (энергия, необходимая для разрыва пары электронов) одинакова во всех направлениях. Это так называемая s-волновая симметрия — как идеально круглая сфера, без выступов. Такой тип сверхпроводимости часто встречается в простых металлах, но здесь он сосуществует с необычной топологией электронных состояний PdTe2.
Это открытие делает PdTe2 удобной площадкой для изучения того, как сверхпроводимость, топология и поверхностные эффекты взаимодействуют в одном материале. Возможно, варьируя беспорядок, удастся создавать материалы с переключаемой сверхпроводимостью для будущих квантовых устройств.
Оригинальная аннотация
как её написали авторы, на английском arXiv:2604.11047
We report on the microscopic superconducting properties of the Dirac semimetal PdTe2. In this study, we have focused on mosaic crystals of PdTe2, and used detailed zero field and transverse field muon spin relaxation/rotation ($$\mu$$SR), ac-magnetic susceptibility, and resistivity measurements to investigate their superconducting properties. The magnetic susceptibility measurements reveal two superconducting transition temperatures at 1.8 and 1.6~K, respectively, in agreement with earlier reports. In contrary to these reports, we find that these mosaic PdTe2 crystals, are not type-I, but rather type-II superconductors. In fact, we observe the clear manifestation of a flux line lattice through a clear diamagnetic shift and Gaussian broadening of the Fourier spectra in the superconducting state. This behavior is likely caused by the disorder in the mosaic crystals of PdTe2 studied here. Our analysis of the superconducting order parameter by the means of temperature dependent magnetic penetration depth $$\lambda(T)$$ reveals a fully gapped superconducting state that can be well-fitted using an s-wave symmetric gap. We find that PdTe2 is a promising model system for the investigation and interplay of non-trivial topology, surface superconductivity, and type-II bulk superconductivity in a van-der-Waals material. Moreover, our results indicate that the superconductivity in this material can be easily modified from type-I to type-II by disorder in the system.
PdTe2 — сверхпроводник, но его критическая температура всего 1,8 K. Это холоднее, чем температура реликтового излучения Вселенной (2,7 K), которое осталось после Большого взрыва.