Внутреннее строение одного из купратных сверхпроводников оказалось сложнее, чем предполагали исследователи на протяжении примерно 40 лет. Команда Уорикского университета обнаружила в кристалле чередующиеся области с двумя немного разными вариантами расположения атомов. Между ними находятся необычайно широкие переходные участки.
Ученые исследовали образец в Европейском центре синхротронного излучения во Франции с помощью трехмерной сканирующей рентгеновской дифракции. Полученная реконструкция показала особенности не только поверхности, но и внутреннего объема кристалла. Ширина границ между разными структурными областями достигла приблизительно 150 нанометров.
Эти переходные зоны оказались в сотни раз шире ожидаемых. По мнению руководителя работы профессора Марка Сенна, они могут мешать развитию сверхпроводящего состояния. Такая особенность способна объяснить часть различий в характеристиках материалов, относящихся к одному семейству.
Купратные сверхпроводники способны передавать электричество без сопротивления при температурах, относительно высоких для этого физического эффекта. Однако для их работы по-прежнему требуется сильное охлаждение. Перспективные направления исследований включают передачу энергии, магнитные системы, медицинскую визуализацию и квантовые вычисления.
До нового исследования большинство теоретических представлений о купратах исходило из того, что атомная структура остается одинаковой во всем образце. Ученые допускают распространенность выявленной неоднородности и среди других представителей семейства. Похожие эффекты могут обнаружиться и в материалах, исследуемых на сверхпроводимость под высоким давлением.
Трехмерные измерения стали доступны после модернизации ESRF на сумму 150 миллионов евро. Авторы предполагают, что результаты потребуют уточнения существующих моделей и интерпретации некоторых объемных измерений. Работа опубликована в Physical Review Letters, сообщает SciTechDaily.