В сверхпроводнике обнаружили каскад квантовых электронных состояний

Сверхпроводники со структурой решетки кагоме давно привлекают внимание ученых. Теперь физики смогли наблюдать процессы создания пар электронов в таких материалах

В центре внимания исследователей был объемный монокристалл топологического интерметаллида со структурой решетки кагоме с формулой CsV3Sb5. Это соединение становится сверхпроводящим при температуре ниже 2,5 градусов Кельвина. Экзотический материал построен из плоскостей, состоящих из атомов ванадия, расположенных в порядке так называемой решетки кагоме — узора из переплетенных треугольников и шестиугольников, уложенных друг на друга. Разделяют слои в форме решетки кагоме плоскости цезия и сурьмы.

Поскольку геометрия этого материала вызывает разрушительные помехи и меняет кинетическое движение электронов, материалы решетки кагоме ценятся за то, что они предлагают уникальную и благодатную почву для изучения квантовых электронных состояний. В исследованном интерметаллиде электроны находятся в состоянии своего рода газа — «электронного газа». Электрическая проводимость возникает, когда такой газ течет под действием градиента заряда. 

Команда физиков использовала сканирующую туннельную спектроскопию для исследования эффектов квантовой интерференции электронного газа. Эксперименты выявили «каскад» нарушений симметрии в этой субстанции. Ученые связали это с процессами взаимодействия между электронами в материале.

Полученные результаты могут помочь узнать больше о том, как электроны образуют куперовские пары и превращаются в поток заряженных частиц, обуславливающий высокую электропроводность сверхпроводников при низких температурах. В семействе сверхпроводников со структурой решетки кагоме другие исследования уже предполагали возможность создания пар электронов по альтернативным механизмам. Физикам еще только предстоит доказать возможность появления таких пар.

Статья ученых опубликована в журнале Nature.