Новая дизайнерская стратегия поможет улучшить слоистые сверхпроводящие материалы

Москва, 08:22, 14 Окт 2019, редакция FTimes.ru, автор Евгения Ковалева.

Ученые из Токийского столичного университета создали новый слоистый сверхпроводник, где за передачу тока отвечала комбинация висмута, серебра, олова, серы и селена. Увеличение числа проводящих элементов улучшило свойства структуры.

Проводящий слой состоит из 4 отдельных подструктур, сообщает eurekalert.org. Увеличив количество элементов, ученые добились непараллельной настраиваемости и большей «критической температуры», до которой наблюдается сверхпроводимость. Новая дизайнерская стратегия позволит повысить качество таких материалов.

Выводы исследования представлены в Scientific Reports.

Сверхпроводники активно используются в современных технологиях. Недавно специалисты начали изучать новый класс слоистых материалов, где чередуются проводящие и изолирующие двумерные кристаллические листы. Особый интерес представляет настраиваемость системы. Свойство позволяет получить эффективные термоэлектрические устройства и новые классы высокотемпературных материалов.

Команда адъюнкт-профессора Ёсикадзу Мидзугучи разработала слоистую структуру на основе сульфида висмута. Продукт продемонстрировал новые термоэлектрические свойства и повысил критическую температуру сверхпроводимости. Объединившись с группой из Университета Яманаси, специалисты провели серию опытов с новым материалом. Отделяя разные атомные структуры от проводящего слоя, состоящего из 4 элементов, команда наблюдала, как меняется его поведение.

Изначально продукт состоял из висмута, серебра и серы. Ученые попытались частично заменить средний элемент оловом. Меняя количество серебра, они смогли увеличить критическую температуру с 0,5 К до 2 К. Изменения сопровождались исчезновением аномальной резистентности при больших температурах. Ученые пока не поняли причину явления. Но очевидно, что добавление олова модифицирует электронную структуру материала.

Взяв лучшую комбинацию 4 элементов, команда частично заменила серу селеном. Помимо улучшения сверхпроводимости, процедура повысила критическую температуру до 3 К. Свойства сохранялись в «объемных» материалах.

Авторы уверены, что меняя состав и количество слоев, они смогут создавать сверхпроводниковые материалы на основе сульфида висмута с желаемыми характеристиками.