Прорыв в конструировании сверхпроводников: уникальный металл даёт новые возможности для создания материалов с заданными квантовыми эффектами

Физики из Райсского университета и Национального синхротронного исследовательского центра Тайваня представили прецедент прямого управления электронными состояниями в кагоме металле CsCr3Sb5. Кагоме-металлы известны своей особой двумерной структурой: атомы в них расположены по вершинам соприкасающихся треугольников, образующих регулярную решётку, благодаря чему возникают уникальные электронные свойства.

Теоретические работы ранее предсказывали существование в таких материалах компактных молекулярных орбиталей — стоячих волн электронов, которые способны влиять на сверхпроводимость и магнитный порядок через эффекты корреляции электронов. Однако в классических кагоме-металлах эти электронные зоны обычно находились слишком далеко от энергетических уровней, чтобы определять физические свойства вещества. В случае CsCr3Sb5 плоские зоны оказались активными и непосредственными участниками формирования сверхпроводимости и магнитного состояния, что делает этот материал уникальным.

В экспериментальной части работы учёные применили современные методы синхротронного анализа — спектроскопию фотоэлектронной эмиссии с угловым разрешением (ARPES) и резонансное неупругое рассеяние рентгеновских лучей (RIXS). ARPES позволяет с высокой точностью измерять распределение электронов по энергиям и импульсам, а RIXS фиксирует магнитные возбуждения. С помощью этих методов удалось получить прямые доказательства того, что компактные плоские электронные состояния играют ключевую роль в формировании исключительной сверхпроводимости и необычного магнитного порядка.

Для проведения исследований были выращены крупные и чистые кристаллы, превосходящие предыдущие образцы примерно в сто раз по размеру. Высокое качество позволило получить детальные спектры и выявить связь между структурой решётки и квантовыми состояниями.

Анализ экспериментальных данных был выполнен с помощью специально разработанной теоретической модели, отражающей структуру кагоме-решётки и взаимодействия между электронами в CsCr3Sb5. Результаты моделирования полностью согласуются с данными физических экспериментов и подтверждают, что плоские электронные зоны, ранее считавшиеся формальными, активно влияют на физику материала.

Важным результатом работы стал вывод о возможности управления электронными и магнитными свойствами с помощью химических и структурных изменений в кагоме-металлах. Это открывает новые перспективы для конструирования материалов с заданной сверхпроводимостью, магнитным порядком и другими квантовыми эффектами.

Открытие авторов закладывает основу для создания квантовых материалов нового поколения на базе активных кагоме-решёток. Такие материалы способны обеспечить прогресс в изучении экзотической сверхпроводимости, квантовых магнитных фаз и, потенциально, разработки сверхэффективных вычислительных устройств и сенсоров.

Источник: https://industry-hunter.com/proryv-v-konstruirovanii-sverhprovodnikov-unikalnyj-metall-daet-novye-vozmoznosti-dla-sozdania-materialov-s-zadannymi-kvantovymi-effektami

теги статьи

5G Диоды Интернет вещи Микросхемы Полупроводники Роботы Триоды Чип Электронные компоненты

последние события

10.03.26

В России создали фотонный чип в сто раз меньше аналогов

Специалисты МГТУ им. Н. Э. Баумана совместно с коллегами из ВНИИА им. Н. Л. Духова разработали уникальный интегральный электрооптический модулятор.

06.03.26

С Международным женским днем

03.03.26

Отечественная автоматизация в электронике: НГТУ представили установщика «Сатурн-Атлас»

В ИРИТ НГТУ имени Р.Е. Алексеева (член Национальной ассоциации участников рынка робототехники) продемонстрировали работу российского автоматического установщика SMD-компонентов под названием «Сатурн-Атлас».

27.02.26

Отключение электроэнергии

Внимание! 25 и 27 февраля происходило внеплановое отключение электроэнергии. Приносим извинения за неудобства.

27.02.26

Большой адронный коллайдер впервые использовали для обогрева города

Теперь крупнейший в мире ускоритель частиц не только исследует фундаментальную физику, но и согревает тысячи домов во Франции.

24.02.26

Китай бросает вызов Neuralink

Китай бросает вызов Neuralink. В прошлом году нейроинтерфейсы стали в Китае национальным стратегическим сектором. Правительство запустило масштабную программу: упрощённое регулирование, ускоренное финансирование, координация ресурсов. Уже идут 10 программ инвазивных испытаний на людях.

20.02.26

С Днем защитника Отечества

17.02.26

Новый гибкий ИИ-чип для умной электроники тоньше человеческого волоса

Напечатанный на пластике, он выдерживает тысячи изгибов и потребляет совершено микроскопическую мощность.

Помощник