Классические и высокотемпературные сверхпроводники сильно различаются значением критических температур, при которых они утрачивают электрическое сопротивление.И вот теперь ученые с помощью мощных рентгенов установили еще одно значительное отличие: высокотемпературная сверхпроводимость не может формироваться так же, как и обычная. Механизм обычной сверхпроводимости под названием «электрон-фононное взаимодействие» лишь незначительно способствует потере электрического сопротивления, а потому для высокотемпературной сверхпроводимости необходимо развить другие сценарии.

Результаты опубликованы в издании Nature Physics.

Высокотемпературная сверхпроводимость как явление была обнаружена почти 30 лет назад, и ей начинают находить все более практическое применение. Сверхпроводники очаровали ученых, начиная с момента открытия. Для продвижения практического применения необходимо понять истоки их удивительных свойств и найти пути вычисления критической температуры. Ключевым элементом понимания является процесс, который заставляет электроны объединяться в так называемые «пары Купера», когда материал охлаждается ниже критической температуры. В классических сверхпроводниках эти пары Купера сформированы благодаря электрон-фононному взаимодействию, то есть взаимодействию между электронами, несущими заряд, и коллективными вибрациями атомов в материале.

Чтобы понять роль, которую играет это взаимодействие высокотемпературных проводников, Мэтью ле Такон с коллегами решили исследовать атомные колебания в материале, когда он охлажден ниже критической температуры.

«Исследование электрон-фононного взаимодействия в данных сверхпроводниках всегда является задаче непростой, особенно вследствие их сложной структуры», сообщил исследователь Алексей Босак. „Именно потому мы разработали двухуровневый подход, чтобы буквально найти иголку в стоге сена“.

Исследовнаие электрон-фононного взаимодействия весьма удивило ученых. «С точки зрения амплитуды взаимодействие является крупнейшим, наблюдаемым когда-либо в сверхпроводнике, однако оно наблюдается в весьма узкой области длин волны фонона и при весьма низкоэнергетическом колебании атомов», добавил Мэтью Ле Такон. „Это объясняет, почему никто не видел это до развития двухуровневого подхода рентгеноскопического рассеивания“.

Поскольку электрон-фононное взаимодействие находится в весьма узком диапазоне длин волн, оно не способно помочь электронам сформировать куперовские пары. Следующим шагом должны стать систематические наблюдения во многих других высокотемпературных сверхпроводниках.

«Хотя теперь нам известно, что электрон-фононное взаимодействие не способствует сверхпроводимости, неожиданная величина эффекта может стать ценным инструментом для исследования взаимодействия между сверхпроводимостью и другими конкурирующими процессами. Это, как мы надеемся, обеспечит дальнейшее понимание происхождения высокотемпературной сверхпроводимости — одной из крупнейших научных тайн», заключил Мэтью ле Такон.

Источник