Сверхпроводимость в самом простом купрате наконец заработала экспресс
Бутерброд, где вместо хлеба — слои оксида меди, а между ними — тонкая прослойка ионов стронция. Это и есть бесконечнослойный купрат, самый простой вариант сверхпроводящей керамики, придуманный почти 40 лет назад. В нём есть всё необходимое для сверхпроводимости: ровные квадратные сетки из меди и кислорода, разделённые атомами-распорками. Но заставить его проводить ток без сопротивления, добавив свободные дырки (подвижные положительные заряды), долго не получалось — словно в бутерброде не хватало какого-то соуса.
Теперь этот соус нашли. В тонкой кристаллической плёнке Sr1-xRbxCuO2 часть стронция заменили на рубидий, а сверху на медные квадраты аккуратно посадили дополнительные атомы кислорода. Вдвоём они создали нужное количество дырок — без них сверхпроводимость не запускается. Измерения сопротивления показали: при 100 Кельвинах, то есть около минус 173 градусов Цельсия, плёнка теряет сопротивление. Это на 27 градусов теплее, чем жидкий азот, которым часто охлаждают сверхпроводники для демонстраций.
Плёнка реагирует на магнитное поле именно так, как положено сверхпроводнику: поле выталкивается из неё, а при усилении разрушает сверхпроводящее состояние. Это первое надёжное подтверждение, что дырочная сверхпроводимость в бесконечнослойном купрате возможна. Теперь у физиков есть чистый полигон: на этой простой структуре можно перепроверить давние гипотезы — от странного металла до симметрии между электронами и дырками. И даже заглянуть в родственные никелаты, где недавно тоже нашли сверхпроводимость.
Оригинальная аннотация
как её написали авторы, на английском arXiv:2605.29352
Since the discovery of superconductivity in (La,Ba)2CuO2 (Ref.~\cite{bednorz1986possible}), a broad family of structurally distinct cuprate superconductors has been proposed or engineered to elucidate the physics of high-temperature superconductivity~\cite{chu2015hole,plakida2010high}. Among them, the infinite-layer cuprate has the simplest structure, consisting only of the essential ingredients for superconductivity: CuO$$_2$$ square planes separated by spacer ions~\cite{siegrist1988parent}. Despite being proposed nearly 40 years ago, the hole-doped superconductivity via chemical substitution in this compound has not yet been achieved, a fundamental open question in the field. Here, we report the observation of superconductivity in the hole-doped infinite-layer cuprate thin film. Measurements of resistivity and magnetic-field response in Sr1-xRbxCuO2 single-crystal thin films show superconducting transitions with a high onset temperature of 100 K. Hole doping is achieved via the synergistic effect of rubidium substitution and apical oxygen incorporation, as evidenced by structural analysis and transport measurements. As the parent structure of the cuprate family~\cite{chu2015hole}, hole-doped infinite-layer cuprate provides a unique platform for revisiting key puzzles in cuprate superconductors~\cite{keimer2015quantum,tsuei2000pairing,armitage2010progress,dagotto1994correlated}, including strange metal~\cite{proust2019remarkable,taillefer2010scattering} and electron-hole symmetry~\cite{tohyama2004asymmetry,segawa2010zero,lee2014asymmetry}, while bridging to cuprate-nickelate symmetry~\cite{li2019superconductivity,zeng2022superconductivity,chow2025bulk,lechermann2020late}.
Рубидий, который помог запустить сверхпроводимость, — это мягкий металл, плавящийся от тепла ладони. В плёнке он сидит внутри кристаллической решётки и ведёт себя совсем иначе — как неподвижный кирпичик, отдавший электрон.
В романе «Ложная слепота» Питера Уоттса сверхпроводники нужны для работы инопланетного корабля, но там они работают при комнатной температуре — пока недостижимая мечта.