Фізики пов’язали псевдощілину в купратах із формуванням електронних пар
Фізики за електричним шумом виявили ознаки формування електронних пар на енергії псевдощілини в купратних надпровідниках.
Група фізиків під керівництвом Мілана Аллана з Мюнхенського університету Людвіга-Максиміліана та Інгмара Сварта з Утрехтського університету дослідила електричний шум у купратному надпровіднику й виявила ознаки формування пар електронів на енергії псевдощілини. Як повідомляє Ars Technica, результати дослідження опубліковані в журналі Science.
Купрати — мідьвмісні матеріали, здатні переходити в надпровідний стан за вищих температур, ніж звичайні надпровідники. Однією з головних загадок таких матеріалів є псевдощілина: за температур, вищих за критичну температуру надпровідності, вимірювання фіксують менше електронів на певних енергетичних рівнях, ніж очікується.
Вимірювання електричного шуму
Дослідники вивчали кристали купрату BSCCO, охолоджені до кількох градусів вище абсолютного нуля. Вони використали сканувальний тунельний мікроскоп, пропускаючи струм між гострим зондом і зразком та вимірюючи так званий дробовий шум — слабкі коливання, пов’язані з надходженням окремих електричних зарядів.
Якщо два електрони рухаються разом у парі, такий шум має зростати. У звичайних надпровідниках спарювання електронів дає чітке подвоєння сигналу. У купратах ефект слабший, оскільки поряд із парами продовжують рухатися окремі електрони. За словами Аллана, створення достатньо чутливої установки для фіксації цього сигналу потребувало кількох років роботи.
Ознаки пар у псевдощілині
Науковці змінювали напругу між зондом і зразком, щоб вимірювати шум на різних енергетичних рівнях. Якби псевдощілина була наслідком лише застиглих структур електронів, додатковий шум від пар мав би з’являтися тільки на енергіях, пов’язаних із надпровідністю. Натомість його зростання починалося на локальній енергії псевдощілини.
Цю закономірність виявили в різних ділянках поверхні та у зразках із різним хімічним складом. Для перевірки вчені застосували магнітні поля до шести тесла, які пригнічують спарювання. Зі збільшенням магнітного поля рівень шуму знижувався до значень, характерних для поодиноких електронів.
Автори роботи зазначають, що експеримент не пояснює всіх властивостей псевдощілини, але свідчить: спарювання електронів має бути частиною її механізму. На їхню думку, у купратах електронні пари можуть формуватися до появи фазової когерентності — стану, за якого пари починають рухатися узгоджено й матеріал стає надпровідником.
