Ученые, занимающиеся технологиями электронной микроскопии в Национальной лаборатории Ок-Ридж (Oak Ridge National Laboratory), сделали достаточно большой шаг на пути разработки новых сверхтонких материалов, которые способны проводить электрический ток без сопротивления при относительно высоких температурах. Используя возможности мощного электронного микроскопа, ученые обнаружили факт возникновения явления сверхпроводимости на границе контакта двух материалов, оксидов металлов, которые в других условиях обладают диэлектрическими свойствами.
Возможность получения тончайшего сверхпроводящего слоя позволит создавать практически «двухмерные сверхпроводники», которые можно использовать во множестве самых различных областей, в электронике, в различных датчиках, в медицине, в биологии и множестве других областей.
«Одна из главных проблем в науке о материалах заключается в том, что в точках контакта разных материалов за счет перераспределения электронов и изменений электронной структуры материалов могут возникать различные аномальные явления» — рассказывает один из исследователей, — «Объектами, которые обуславливают вышеупомянутые изменения, являются преимущественно атомы кислорода. В большинстве случаев явления на стыке двух материалов только мешают, но нам удалось заставить их работать в своих интересах».
«В последнее время люди стремятся к миниатюризации всех имеющихся у них технологий. Но со сверхпроводимостью такие «фокусы» не проходят. Большинство известных материалов теряют свои сверхпроводящие свойства, когда их толщина становится меньше определенного предела».
В своих исследованиях ученые использовали сканирующий трансмиссионный микроскоп ORNL для исследований пограничного слоя между двумя диэлектрическими материалами, окисью титана-стронция и окисью меди-кальция. Все собранные данные, дополненные данными электронной спектроскопии, подтвердили факт возникновения высокотемпературной сверхпроводимости на границе материалов. «Мы смогли установить, что слой, состоящий из одной кристаллической ячейки оксида меди-кальция и оксида титана-стронция, является сверхпроводником с критической температурой в 50 градусов Кельвина. А материалы с такой критической температурой считаются уже высокотемпературными сверхпроводниками».
Применение средств электронной микроскопии позволило ученым выяснить, что явление сверхпроводимости является следствием влияния атомов кислорода, попавших в район стыка двух материалов во время выращивания материала. Эти ионы кислорода притягивают к себе электроны из смежного слоя оксида меди, что приводит к образованию электронных дырок, который, как известно, являются своего рода «катализаторами» для образования пар электронов, так называемых куперовских пар, наличие которых и определяет возникновение сверхпроводимости.
Источник: dailytechinfo.org
