Исследователи обнаружили, что в свертонких пленках диселенида ниобия (NbSe2) ток передается преимущественно через близкие к поверхности слои, а не равномерно по всему материалу. Это открытие может иметь важные последствия для понимания сверхпроводимости и развития передовых квантовых технологий. Статья об исследовании вышла в журнале Nature Communications.
Сверхпроводники — это материалы, через которые электрический ток может протекать без сопротивления при понижении температуры. Помимо этого такие материалы еще обладают свойством «выталкивать» магнитное поле из своего объема. Как правило, такие свойства сверхпроводников меняются предсказуемо при увеличении толщины материала, так как из-за этого увеличивается эффективность «выталкивания» магнитного поля. Характерная длина, определяющая распределение магнитного поля, называется длиной Перла.
Израильские физики изучили тонкие пленки из диселенида ниобия (NbSe2), чтобы проверить свойства сверхпроводников на сверхтонких материалах. Выбранный материал может быть собран в структуры, толщина которых регулируется вплоть до нескольких слоев атомов или пары нанометров. Исследование проводилось при помощи сканирующего микроскопа SQUID-on-tip, а также измерения мельчайших градиентов магнитных сигналов. В этой работе диселенид ниобия был преобразован в структуры толщиной от 1,9 до 33 нанометров, состоящие из 3 – 53 слоев.
Исследователям удалось подтвердить, что способность сверхпроводящего материала выталкивать магнитные поля обычно повышается вместе с его толщиной. Однако когда пленки стали крайне тонкими, это правило было нарушено. Оказалось, что в пленке из 3 – 6 атомных слоев (от 2 до 4 нанометров) длина Перла неожиданно резко возрастает и перестает зависеть от толщины объекта. Чтобы объяснить полученный результат, ученые предположили, что в столь тонких сверхпроводниках ток передается не по всему объему, а как бы распределяется по поверхностным слоям. Подобные процессы могут проходить и в других сверхпроводящих материалах.
«Обнаружив эту уникальную поверхностную сверхпроводимость, мы расширили наше понимание того, как ведут себя сверхпроводящие материалы в чрезвычайно малых масштабах. Наше открытие может значительно повлиять на будущие исследования и технологии», — рассказывает Йонатан Анахори из Еврейского университета в Иерусалиме.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
