Прорыв в конструировании сверхпроводников: уникальный металл даёт новые возможности для создания материалов с заданными квантовыми эффектами

Физики из Райсского университета и Национального синхротронного исследовательского центра Тайваня представили прецедент прямого управления электронными состояниями в кагоме металле CsCr3Sb5. Кагоме-металлы известны своей особой двумерной структурой: атомы в них расположены по вершинам соприкасающихся треугольников, образующих регулярную решётку, благодаря чему возникают уникальные электронные свойства.

Теоретические работы ранее предсказывали существование в таких материалах компактных молекулярных орбиталей — стоячих волн электронов, которые способны влиять на сверхпроводимость и магнитный порядок через эффекты корреляции электронов. Однако в классических кагоме-металлах эти электронные зоны обычно находились слишком далеко от энергетических уровней, чтобы определять физические свойства вещества. В случае CsCr3Sb5 плоские зоны оказались активными и непосредственными участниками формирования сверхпроводимости и магнитного состояния, что делает этот материал уникальным.

В экспериментальной части работы учёные применили современные методы синхротронного анализа — спектроскопию фотоэлектронной эмиссии с угловым разрешением (ARPES) и резонансное неупругое рассеяние рентгеновских лучей (RIXS). ARPES позволяет с высокой точностью измерять распределение электронов по энергиям и импульсам, а RIXS фиксирует магнитные возбуждения. С помощью этих методов удалось получить прямые доказательства того, что компактные плоские электронные состояния играют ключевую роль в формировании исключительной сверхпроводимости и необычного магнитного порядка.

Для проведения исследований были выращены крупные и чистые кристаллы, превосходящие предыдущие образцы примерно в сто раз по размеру. Высокое качество позволило получить детальные спектры и выявить связь между структурой решётки и квантовыми состояниями.

Анализ экспериментальных данных был выполнен с помощью специально разработанной теоретической модели, отражающей структуру кагоме-решётки и взаимодействия между электронами в CsCr3Sb5. Результаты моделирования полностью согласуются с данными физических экспериментов и подтверждают, что плоские электронные зоны, ранее считавшиеся формальными, активно влияют на физику материала.

Важным результатом работы стал вывод о возможности управления электронными и магнитными свойствами с помощью химических и структурных изменений в кагоме-металлах. Это открывает новые перспективы для конструирования материалов с заданной сверхпроводимостью, магнитным порядком и другими квантовыми эффектами.

Открытие авторов закладывает основу для создания квантовых материалов нового поколения на базе активных кагоме-решёток. Такие материалы способны обеспечить прогресс в изучении экзотической сверхпроводимости, квантовых магнитных фаз и, потенциально, разработки сверхэффективных вычислительных устройств и сенсоров.

Источник: https://industry-hunter.com/proryv-v-konstruirovanii-sverhprovodnikov-unikalnyj-metall-daet-novye-vozmoznosti-dla-sozdania-materialov-s-zadannymi-kvantovymi-effektami

теги статьи

5G Диоды Интернет вещи Микросхемы Полупроводники Роботы Триоды Чип Электронные компоненты

последние события

14.10.25

Первая российская установка для выращивания полупроводников в космосе отправлена на МКС

Ученые из Института физики полупроводников им. А. В. Ржанова СО РАН по заказу Ракетно-космической корпорации «Энергия» разработали установку для синтеза полупроводниковых материалов в космосе.

10.10.25

Студент новосибирского вуза придумал быстрый способ тестировать моторы дронов

Студент создаёт специальный прибор — стенд, который будет проверять, как работают моторы и пропеллеры у беспилотников.

07.10.25

В России разработаны компоненты для радиоаппаратуры для замены американских аналогов Analog Devices и Linear Technology

Российское предприятие НПП «Пульсар» (Москва) анонсировало завершение разработки и начало серийного производства в 2025 году новых отечественных комплектующих.

06.10.25

Начато производство российских кварцевых резонаторов для замены импортных аналогов

В Омске создали новый автоматизированный производственный участок для выпуска кварцевых резонаторов в объемах до 300 000 единиц в год.

03.10.25

Росатом построит в Свердловской области завод композитов

О строительстве предприятия договорилась администрация региона области и госкорпорация «Росатом».

30.09.25

Дайджест информационных ресурсов по тематике радиоэлектронной промышленности

Мы заботимся о том, чтобы вы были в курсе не только главных событий, но и предстоящих мероприятий.

26.09.25

Прорыв в конструировании сверхпроводников: уникальный металл даёт новые возможности для создания материалов с заданными квантовыми эффектами

Открытие международной команды специалистов открывает путь к созданию принципиально новых квантовых материалов, которые в будущем могут лечь в основу сверхпроводящей электроники, топологических изоляторов и устройств спинтроники.

23.09.25

Главное событие отрасли: Форум «Микроэлектроник 2025» открыт!

Делегаты форума обсудят стратегию обеспечения национального технологического суверенитета в микроэлектронике, ход реализации программ развития отрасли, меры господдержки, вопросы кадрового обеспечения и другие темы.

Помощник