В тонких слоях кристалла селенида тантала (TaSe₂) спрятано свойство, которое бросает вызов привычной физике. Когда между слоями этого материала добавили атомы-гости, структура потеряла центр симметрии — и внутри возникла сверхпроводимость с броней. Обычно сильное магнитное поле разрушает сверхпроводящее состояние, разрывая электронные пары. Здесь же критическое поле, направленное вдоль слоёв, оказалось аномально большим — оно превысило так называемый предел Паули (теоретический максимум для обычного сверхпроводника).

Секрет — в спиновой поляризации. Расчёты электронной структуры показали, что спины электронов жёстко привязаны к направлению движения и ориентированы перпендикулярно слоям. Это похоже на переводчика, который отвлекается на каждый шорох в зале — и час совещания превращается в два. Так и здесь: спин-орбитальное взаимодействие фиксирует спины, не давая магнитному полю их перевернуть. В результате пары выживают там, где должны были распасться.

Эксперименты с разной толщиной материала и измерение сверхпроводящего диодного эффекта (когда ток в одном направлении идёт легче, чем в обратном) подтвердили: перед нами так называемая изингова сверхпроводимость. Причём не в монослое, а в объёмном образце — это редкость. С уменьшением толщины отношение критического поля к пределу Паули менялось, раскрывая детали того, как защита эволюционирует с числом слоёв.

Так слоёный кристалл превращается в платформу для изучения экзотических квантовых состояний. А устойчивость к магнитным полям — шаг к сверхпроводящей электронике, где направлением тока можно управлять без потерь.