Ток бежит по тайным тропам экспресс
В кристалле CsV3Sb5-xSnx, который при низких температурах становится сверхпроводником, ток течёт не сплошным потоком, а по узким извилистым дорожкам. Разглядеть эти дорожки помог сканирующий микроскоп с чувствительным датчиком магнитного поля — он улавливает малейшие токи, словно эхолот прощупывает дно. Картина напоминает сеть ручьёв, прорезающих горную породу: одни участки пропускают ток, другие остаются заблокированными.
Эти токовые каналы возникают ровно при той температуре, когда материал теряет сопротивление. Дальше они живут своей жизнью: не исчезают при нагреве и не размываются, даже если пустить ток посильнее. Их поведение нелинейно — ток растёт не плавно, а скачками. Это выдаёт, что каналы работают как цепочка джозефсоновских контактов (мест, где сверхток просачивается через тонкий барьер). Такой «ручейковый» транспорт естественно объясняет давние загадки: почему в материале возникает самопроизвольный диодный эффект (ток легче течёт в одну сторону) и откуда берутся внутренние джозефсоновские переходы.
Эксперимент впервые дал пространственную карту того, как течёт сверхток в кагоме-сверхпроводниках. Раньше о внутреннем устройстве судили только по общим электрическим измерениям — словно о рельефе дна гадали по ряби на воде. Теперь видно, что материал сам разбивается на проводящие нити, и это разбиение усиливается примесями. Такой подход открывает путь к локальному изучению и других систем, где сосуществуют и борются разные типы порядка.
Оригинальная аннотация
как её написали авторы, на английском arXiv:2606.20157
Superconductors are many-body quantum states in which current flows without dissipation. Theory predicts that supercurrents follow a relatively simple spatial pattern in both conventional and unconventional superconductors. Recent studies into the AV3Sb5 (A = Cs, K, Rb) family of Kagome superconductors indicate that CsV3Sb5 has unconventional transport properties that cannot be accounted for with these simple theories, including reports of intrinsic Josephson junctions, higher order Cooper pairing and the zero field diode effect. Attempts to interpret these findings have focused on the interplay of superconductivity with the unconventional charge density wave (CDW) order in these materials, with which superconductivity competes. A current roadblock to understanding how these kagome superconductors give rise to their intriguing properties is the lack of spatially resolved information about transport. Here we show, using a recently developed superconducting quantum interference device (SQUID) microscope, that flakes of CsV3Sb5-xSnx host a network of narrow supercurrent channels. These supercurrent channels emerge at the critical temperature and remain stable for all temperatures and currents. Their non-linear behaviour is consistent with a network of Josephson junctions linked by narrow supercurrent filaments, which naturally leads to the observed transport anomalies. Intriguingly, these observations are much weaker in undoped samples, which suggests links to the physics of charge density waves, disorder, and electronic correlations, all of which are greatly influenced by the doping strength. These results establish new frontiers for the local investigation of charge transport and competing orders in strongly correlated electron systems, and shine a new light on the anomalous transport properties of the AV3Sb5 kagome superconductors.
Кагоме — это узор плетёной корзины из переплетённых треугольников. В кристаллах с такой решёткой электроны ведут себя особенно причудливо из-за геометрической фрустрации.