Отличающиеся лишь правильной упорядоченностью атомов, сверхпроводники позволяют электричеству течь без потерь, а также существенно увеличивают выработку энергии, ее поставку и хранение.

Ученые модифицируют сверхпроводники, заменяя ключевые элементы или управляя электронной валентностью в наиболее удаленной орбитальной оболочке, чтобы добиться лучшего баланса проводимости. Наиболее высокотемпературные сверхпроводники содержат атомы лишь с одной орбиталью, влияющей на эффективность, а что насчет того, чтобы смешать данные элементы с более сложными конфигурациями?

Ученые из Брукхэйвенской Национальной лаборатории Министерства энергетики США объединили атомы с множественными орбиталями и точно зафиксировали распределение электронов. С помощью современных методов дифракции электронов ученые установили, что колебания орбиталей в составах на основе железа вызывают тщательно сдвоенную поляризацию, способную усилить спаривание электронов — важный механизм в основе сверхпроводимости.

Исследование, публикация которого запланирована в издании Physical Review Letters, предоставляет прорывной метод исследования и улучшения сверхпроводимости в широком диапазоне новых материалов.

«Впервые мы получили прямые экспериментальные данные тонких изменений в орбиталях электронов, сравнивая неизменные, несверхпроводящие материалы с легированным парным сверхпроводником», сообщил физик Имей Чжу.

Если эффект легирования мультиорбитального бария-железа-мышьяка отражает проявление его высокотемпературной сверхпроводимости в более простых системах, механизм может оказаться совершенно иным.

«Теперь теория сверхпроводников может включать доказательство прочного сцепления между железом и мышьяком в этих плотных облачных взаимодействиях между электронами», отметил физик Вей Гао Инь. „Неожиданное открытие объединяет теорию орбитальных колебаний и экситонную теорию высокотемпературной сверхпроводимости, открывая новые рубежи в физике сжатого вещества“.

Источник