Ученые МГУ вырастили уникальный кристалл-сверхпроводник

Ученые активно изучают сверхпроводники из-за их уникального свойства передавать электричество в полном объеме. Это может происходить, если температура и сила тока будут ниже критических значений, а сопротивление достигнет нулевого показателя.

Но использование сверхпроводников ограничено высокими затратами и сложностями в применении. Эти проблемы могут быть решены с помощью создания новых веществ со сверхпроводящей способностью.

Идея синтеза и исследования соединения висмута состава 122 с переходными и щелочными металлами возникла в связи с обнаруженной в 2008 году сверхпроводимостью в имеющих подобный состав соединениях мышьяка, содержащих железо.

Особое внимание ученые уделяют этим неординарным сверхпроводящим материалам из-за того, что их механизм не поддается описанию в рамках современных моделей. Замена мышьяка висмутом дает возможность проявить новые свойства, связанные с сильным спин-орбитальным взаимодействием висмута.

Ученые вырастили четыре новых соединения в одном кристалле. Они были получены путем комбинации висмута со щелочными и переходными металлами, такими как цезий, калий, рубидий, кадмий и цинк. Реакционная смесь создавалась в перчаточном боксе, что усложняло даже самые простые операции.

После получения монокристаллов был проведен анализ их структуры, в ходе которого проявились некоторые особенности соединений. В процессе перехода от образований цинка и к производным кадмия происходит значительное слияние слоев с последующим взаимодействием атомов висмута из них.

Еще одной особенностью является то, что элементарная ячейка содержит меньшее количество валентных электронов, чем обычно.

Сложно было определить кристаллическую структуру образовавшихся соединений. У них большая склонность к водопоглощению и расслоению. Это приводит к нарушению структуры и потере монокристалличности.

Но ученые решили эту непростую задачу и установили структуру рубидиево-кадмиевого соединения, используя традиционный метод монокристального рентгеноструктурного анализа.