Новые открытия международной команды ученых могут привести к пониманию принципа действия сверхпроводимости на атомном уровне. Это ключевой шаг к управлению потенциалом материалов, который способен решить проблему хранения энергии, левитации и сверхбыстрых суперкомпьютеров.
Профессор Дэвид Хоуторн, профессор Мишель Жинграс, докторант Эндрю Эчкар и доктор Чжихао Хао из Университета Ватерлоо экспериментально доказали, что облака электронов в сверхпроводимых материалах могут принимать упорядоченную форму, так называемых, нематиков.
Нематиками называют жидкие кристаллы, выстраивающиеся в ориентационный порядок под воздействием электрического поля. В данном случае, орбиты электронов переходят в нематическое состояние, когда температура падает ниже критической отметки.
«В последние несколько лет стало очевидным, что электроны, задействованные в сверхпроводимости, могут формировать узоры, полосы или шашечки, и способны к различной симметрии — выстраиваются преимущественно вдоль одного направления, — говорит профессор Хоуторн. — Эти узоры и симметрии имеют важное значение для сверхпроводимости — они могут соперничать, сосуществовать и даже превосходить сверхпроводимость».
Недавний прорыв в высокотемпературной сверхпроводимости открыл сложное противостояние между сверхпроводимостью и флуктуациями плотности заряда. Эти периодические флуктуации в распределении электрического заряда создают области, в которых электроны собираются в облака низкой и высокой плотностей.
«В исследовании мы обнаружили некоторые неожиданные положения электронов — открытие, которое, вероятнее всего, характерно для всех высокотемпературных сверхпроводников и может оказаться ключом к понимаю всей проблемы», — продолжает он.
Результаты исследования показывают, что нематический эффект свойственен и меднокислым сверхпроводникам. Понимание отношения нематиков к плотности заряда, сверхпроводимости и кристаллической структуры материала может стать важным шагом в определении происхождения сверхпроводимых и, так называемых, псевдозонных фаз.