Сверхпроводник напоминает идеальный провод — ток в нём течёт без потерь. Правда, для этого его приходится сильно охлаждать. Физики давно ищут материалы, которые становятся сверхпроводящими при температурах повыше. Один из путей — не ждать милостей от природы, а собирать материал самим, слой за слоем, как конструктор.
Группа исследователей проверила теорию, предсказывавшую появление сверхпроводящего «купола» в искусственных слоистых структурах. Они вырастили материал, в котором тонкие пласты сверхпроводящего оксида меди чередовались с прослойками обычного металла. Толщину сверхпроводящих слоёв (L) и период всей структуры (d) меняли с ювелирной точностью. Оказалось, что сверхпроводимость зависит от отношения L/d — своего рода ручки настройки. Когда L/d мало, сверхпроводимость едва теплится. С ростом L/d она усиливается, достигает пика, а затем снова спадает. Этот плавный подъём и спуск образуют тот самый «купол».
Измерения проводили в мощных импульсных магнитных полях до 72 тесла — это почти в полтора миллиона раз сильнее магнитного поля Земли. Такие поля разрушают сверхпроводимость, и учёные следили, при каком поле сопротивление появляется вновь. Так удалось построить карту сверхпроводящих свойств для разных «рецептов» слоёного материала. Оказалось, что, меняя всего один геометрический параметр — отношение толщины слоя к периоду решётки, — можно плавно переходить от режима, где электроны образуют пары как в классическом сверхпроводнике, к режиму, где эти пары ведут себя совсем иначе, напоминая крошечные атомы.
Магнитное поле в 72 тесла, использованное в эксперименте, способно поднять в воздухе небольшой автомобиль — если бы его можно было создать в большом объёме.