Сверхпроводящий слой свинца, толщиной всего в два атома – самый тонкий слой сверхпроводящего металла изо всех, когда-либо созданных, получен физиками Техасского Университета в Остине (University of Texas at Austin).

Проф. физики Кен Ши (Ken Shih) и его соавторы опубликовали результаты исследований в последнем выпуске журнала Science (Superconductivity at the Two-Dimensional Limit).

Сверхпроводники уникальны, поскольку способны поддерживать электрический ток неопределенно долгое время без источника напряжения. Их используют в исключительно ответственных устройствах, таких как установки для магнитно-резонансной томографии, ускорители элементарных частиц, квантово-интерференционные устройства и т.д. Разработка сверхпроводящих слоев свинца столь малой толщины создает основу для дальнейшего и, возможно, значительного прогресса в этой области.

По мнению проф. Ши особенно интересным и перспективным направлением может оказаться возможность точного контроля и управления состоянием сверхпроводящего материала, придавая ему различные геометрические формы, что, в свою очередь, может способствовать изготовлению изделий из таких материалов.

Изображение сверхпроводящего слоя свинца, полученное с помощью сканирующего туннельного микроскопа. На вставке- увеличенный участок изображения, позволяющий увидеть атомную структуру. (Изображение: Dr. Ken Shih, The University of Texas at Austin).

В сверхпроводниковых материалах заряд переносится парами электронов, которые называют куперовскими парами. Достижением группы проф. Ши является то, что ученые ограничили движение электронных пар двумя координатами, создав нечто вроде «квантового канала». Кроме того, уникальным является то, что, несмотря на ограничения в перемещениях электронов, свинец остается очень хорошим сверхпроводником.

Для создания слоя свинца толщиной всего в два атома исследователи использовали самые современные технологии синтезирования материалов, что позволило получить однородные пленки без каких-либо загрязнений или вкраплений неоднородностей. Слой свинца наносили на поверхность кремниевой подложки и по мнению авторов все экспериментальные слои имели превосходную кристаллическую структуру, гораздо более совершенную и однородную, чем большинство тонких покрытий подобного рода, полученных из других материалов.

Евгений Биргер