Известно, что большинство высокотемпературных сверхпроводников (ВТСП) — это вещества, содержащие медь. Но в тоже время непонятно, есть ли связь между кристаллической структурой и критической температурой, то есть температурой, при которой исчезает сопротивление вещества, медьсодержащих сверхпроводников? Например, можно проверить, станет ли единичный слой, содержащий медь, сверхпроводящим — если суметь тонко провести эксперимент, но здесь возникает ряд технологических проблем — очень сложно получить гладкую, без сильных шероховатостей, тонкую
пленку высокотемпературного сверхпроводника. Недавно группе ученых
из Брукхейвенской национальной лаборатории во главе с Иваном Божовичем
удалось поставить такой эксперимент. В их распоряжении находилась
уникальная по своим возможностям установка, позволяющая напылять пленки, контролируя толщину с большой точностью. Как известно, любая, даже очень гладкая, поверхность
при близком рассмотрении выглядит как вереница возвышенностей и гор
с острыми пиками. Высота этих возвышенностей и гор определяет
шероховатость поверхности. Результаты эксперимента опубликован
в октябрьском журнале Science (G. Logvenov, A. Gozar, I. Bozovic, High-Temperature Superconductivity in a Single Copper-Oxygen Plane, Science, 326, 699-702).
С помощью своей установки экспериментаторы исследовали гетероструктуру — двухслойную пленку из двух разных веществ — металла (допированный стронцием купрат лантана La1,56Sr0,44CuO4), металл не относится к классу сверхпроводящих, и диэлектрика (купрат
лантана La2CuO4). И вот в таком комбинированном материале — контакте
двух несверхпроводящих веществ — вдруг появилась сверхпроводимость, причем не обычная, а высокотемпературная. Оказалось, что причиной тому стал один конкретный слой в диэлектрическом материале, содержащем медь (подобные вещества похожи на бутерброды — они устроены так, что слои, содержащие медь, и слои, в которых она отсутствует, чередуются). Получается, что
простым механическим соединением двух различных веществ ученые добились
появления высокотемпературной сверхпроводимости в зоне контакта. Кроме
того, критическая температура такого контакта выше, чем
критическая температура каждого из веществ в отдельности. Существенного
увеличения критической температуры ученые не добились — критическая
температура контакта оказывается равна 30 Кельвин — тем не менее, теперь они знают, как создавая контакты из различных веществ, нужно искать контакты с большой критической температурой. Конечно, это
очень малое значение критической температуры — ведь на данный момент
актуальна задача получения сверхпроводников с комнатной критической
температурой. Но, комбинирую различные несверхпроводящие материалы, можно пытаться получить большее значение критической температуры.
Роман Айнбиндер, Институт химической технологии, город Прага |
