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

12.06.26

С Днём России

С Днём России!

09.06.26

Акустический детектор МЧС научился слышать дроны за 7 км, которых не видит радар

В пожарной академии МЧС разработали систему распознавания БПЛА по звуку.

26.06.26

Китайские физики усилили лазер в 20 раз без увеличения мощности

Китайские физики нашли способ многократно усилить воздействие сверхбыстрых лазеров, не увеличивая их мощность. Новый подход позволяет получать тот же эффект, что и от гораздо более мощного лазерного импульса, но без риска повредить исследуемый материал или дорогостоящее оборудование.

08.06.26

Промышленная робототехника в РФ делает первые шаги на отечественных чипах

Пока мировые производители микроэлектроники уже работают на мощностях 3–5 нм и создают ИИ-ускорители с производительностью до 97 TOPS, российская промышленность делает первые шаги по легализации собственных решений для робототехники: процессорный модуль Е2С3-COM на базе двухъядерного «Эльбрус-2С3» (техпроцесс 16 нм) включён в Единый реестр отечественной радиоэлектронной продукции Минпромторга.

16.06.26

Новый тип квантового компьютера на полярных молекулах придумали в России

Российские учёные предложили новый подход к созданию квантовых компьютеров. Исследователи теоретически обосновали возможность разработки многоуровневого квантового процессора на ультрахолодных полярных молекулах, который потенциально сможет эффективнее выполнять сложные вычислительные операции.

19.06.26

Это самый эффективный чип для ПК из когда-либо созданных

Представлен Nvidia RTX Spark для мини-ПК и ноутбуков/

05.06.26

Российская электронная компонентная база: что тормозит рынок, и как сделать рывок

В России продолжается импортозамещение различного ИТ-оборудования, компьютерной техники и других устройств. Спрос во многом обеспечивается за счет предприятий-субъектов КИИ, которые должны отказаться от иностранных аппаратных и программных решений уже к 2028 г. Несмотря на то, что доля российских изделий в проектах становится все больше, немало «места» на рынке занимает продукция из Китая. Опрошенные лидеры отрасли отмечают, что отечественные компании, включая бюджетные организации, нередко предпочитают устройства из дружественной страны из-за сочетания относительно низкой стоимости и достаточной производительности.

02.06.26

Заглянуть за High-NA EUV

Фотолитографы с длиной волны рабочего излучения 13,5 нм — самые передовые из в принципе доступных на планете, но для дальнейшей миниатюризации техпроцессов уже и их оказывается недостаточно.

Помощник