Ученые Принстона провели прорывное исследование краевых сверхтоков

Ученые Принстонского университета совершили значительный прорыв в исследовании сверхпроводимости, изучая краевые сверхтоки в топологических сверхпроводниках, таких как теллурид молибдена. Эти краевые сверхтоки, ранее ускользавшие от наблюдения, были обнаружены и усилены в экспериментах с ниобием, что привело к интересным явлениям, включая стохастическое переключение и анти-гистерезис.

Сверхпроводимость, квантовое состояние, при котором электроны движутся без выделения тепла, продолжает раскрывать новые квантовые явления. Физики сосредоточили свое внимание на краевых сверхтоках в топологических сверхпроводниках, которые отличаются от основных сверхтоков внутри кристалла. Профессор Н. Фуан Онг из Принстонского университета отмечает, что исследование краевых сверхтоков находится на начальной стадии и может открыть новые перспективы в изучении сверхпроводимости.

В 2020 году команда из Принстона опубликовала доказательства существования краевых сверхтоков в теллуриде молибдена (MoTe2), топологическом полуметалле, который становится сверхпроводником при охлаждении до температур ниже 100 милликельвинов. Ученые наблюдали быстрые колебания критического тока при изменении магнитного поля, что подтвердило существование краевых сверхтоков в MoTe2.

Продолжая исследования, команда под руководством аспиранта Стефана Кима попыталась усилить внутренний потенциал спаривания молибдена теллурида. Для этого они напылили контакты из ниобия на кристалл MoTe2. Ниобий был выбран из-за его хорошо изученных сверхпроводящих свойств и способности обеспечить потенциал спаривания примерно в 80 раз сильнее, чем у MoTe2.

Эксперимент привел к неожиданным результатам. Во-первых, ученые обнаружили, что "клей", перенесенный из ниобия в теллурид молибдена, был несовместим с собственным "клеем" MoTe2. Это привело к стохастическому переключению, при котором подавление сверхпроводимости происходило непредсказуемо. Во-вторых, исследователи заметили разницу в колебаниях краевого сверхтока при сканировании магнитного поля в разных направлениях. Наконец, они наблюдали явление "анти-гистерезиса", противоположное обычному гистерезису в магнитных материалах.

Эти открытия предоставляют физикам богатый материал для понимания поведения электронов в среде с несовместимыми потенциалами спаривания и открывают новые перспективы в изучении сверхпроводимости.