Японские ученые нашли в трехмерном сплаве платины, висмута и селена кольцевую особенность электронной структуры, связанную с температурой перехода материала в сверхпроводящее состояние. Исследование провели специалисты Университета Тохоку, Осакского университета, Центральных исследовательских лабораторий Toyota и других организаций. Результаты опубликованы в журнале npj Quantum Materials.
Ключевым объектом изучения стала так называемая седловая петля. Она представляет собой замкнутое объединение особенностей энергетических зон, а не реальную траекторию, по которой движутся электроны внутри вещества. Обнаружить эту структуру удалось при анализе электронной структуры сплава.
Для эксперимента исследователи использовали синхротронное излучение. С его помощью они определили, как энергия электронов меняется в зависимости от импульса. Затем полученные данные сравнили с теоретическими расчетами, в которых учитывалась случайная замена атомов в составе материала.
Ученые также меняли состав исследуемых образцов и сопоставляли его с характеристиками сверхпроводящего перехода. Оказалось, что температура перехода повышалась по мере приближения седловой петли к уровню Ферми. Эта закономерность связала положение обнаруженной структуры с важным свойством сплава.
Авторы считают полученный результат ориентиром для поиска и создания новых трехмерных квантовых материалов. При этом работа не свидетельствует о появлении сверхпроводника, способного работать при комнатной температуре. Она выявляет электронный механизм и экспериментальную зависимость, которые могут использоваться в дальнейших исследованиях, о чем сообщило МК.