Международная группа учёных под руководством исследователей из MPI-CPfS использовала облучение электронами сверхвысокой энергии, чтобы контролируемо ввести атомные дефекты в сверхпроводящие тонкие плёнки никелата. Их систематическое исследование недавно [опубликовано](https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/7lqb-pjkm) в журнале Physical Review Letters. Это помогает сузить круг возможных ответов на фундаментальные вопросы о том, как возникает сверхпроводимость в этих материалах.
Сверхпроводники — это материалы, которые полностью вытесняют магнитные поля и идеально передают электрический ток без потерь. Их свойства делают их как увлекательными объектами для изучения фундаментального понимания материалов, так и потенциально революционными технологическими блоками.
Некоторые виды сверхпроводников относительно хорошо изучены и объясняются теоретическими моделями, разработанными начиная с 1950-х годов. Другие классы сверхпроводников остаются более загадочными, но могут проявлять сверхпроводимость при более высоких температурах, что делает их более привлекательными для практического применения.
Наиболее известными из этих «нестандартных» сверхпроводников являются медь-оксидные керамики, или купраты, впервые обнаруженные в 1986 году исследователями из IBM Zürich. До этого революционная работа положила начало поиску сверхпроводимости в родственных соединениях никель–оксида, который оставался предметом активной работы во всём мире на протяжении десятилетий, пока сверхпроводимость никельатов не была наконец продемонстрирована исследователями из Стэнфордского университета в 2019 году.
Сверхпроводимость никельатов быстро превратилась в перспективную область, где новые соединения достигают более высоких температур перехода и демонстрируют как поразительное сходство, так и интригующие различия с их аналогами-купратами. Несмотря на прогресс, несколько ключевых вопросов остаются трудноразрешимыми — во многом из-за сложных и высокоточных методов синтеза, необходимых для производства этих сверхпроводящих никельатов.
С первых дней открытия исследовательские группы по всему миру приложили огромные усилия для улучшения качества сверхпроводящих материалов на основе никелевого оксида (никелат). Теперь исследователи из MPI-CPfS сотрудничали с группами из Стэнфордского университета и Политехнической школы, чтобы сделать обратное. Начиная с одних из лучших доступных образцов, воздействие мегавольтных электронов постепенно вводит в образцы дефекты атомного масштаба, постепенно снижая температуру, при которой они становятся сверхпроводниками.
Различные виды сверхпроводников более или менее чувствительны к такому нарушению порядка в атомной решётке, поэтому систематические измерения с увеличением плотности дефектов позволили учёным провести различие между различными предложенными моделями механизма сверхпроводимости и сузить круг возможностей.
Это исследование углубляет понимание того, как возникает сверхпроводимость в никелатах, особенно в связи с купратами. Оно также закладывает основу для более детальных будущих исследований в более широком диапазоне сверхпроводящих никельатов и подчёркивает ключевые ориентиры для улучшения методов производства этих материалов.