Исследователи Уорикского университета выявили неожиданную неоднородность атомного строения купратного сверхпроводника. Кристалл, который десятилетиями считался одинаково устроенным по всему объему, оказался разделен на области с двумя немного различающимися структурами. Результаты исследования опубликованы в журнале Physical Review Letters.
Для изучения материала специалисты кафедры химии Уорикского университета совместно с Европейским центром синхротронного излучения ESRF во Франции применили сканирующую трехмерную рентгеновскую дифракцию. Метод позволяет восстанавливать распределение атомных структур внутри образца, подобно тому как компьютерная томография показывает внутреннее строение объекта. Ученые впервые получили объемную картину различий в глубине такого кристалла.
Особое внимание привлекли границы между участками с разным строением. Их ширина составляет около 150 нанометров, что в сотни раз больше ожидаемого. Поэтому переходные зоны могут играть самостоятельную роль в свойствах материала, а не быть лишь тонкими разделяющими линиями.
Купраты относятся к высокотемпературным сверхпроводникам: при охлаждении ниже критической температуры они способны проводить электрический ток без сопротивления. При этом необходимые температуры остаются очень низкими. Такие материалы изучают для применения в электросетях, медицинских сканерах, мощных магнитах и квантовых компьютерах.
Руководитель исследования профессор Марк Сенн считает, что обнаруженные широкие переходные области способны препятствовать сверхпроводимости. По его оценке, подобная неоднородность может встречаться и в других купратах, а также в родственных материалах, изучаемых при экстремальном давлении. Эти предположения еще требуют дальнейшего исследования.
Использованную методику сделало возможным обновление комплекса ESRF стоимостью 150 миллионов евро. Полученные данные могут потребовать пересмотра некоторых прежних измерений и теоретических моделей, исходивших из однородного строения купратов. Подробности исследования приводит SciTechDaily.