Физики обнаружили активные плоские электронные зоны в кагомном сверхпроводнике

Активные плоские зоны в кагомных сверхпроводниках экспериментально подтверждены, что открывает путь к созданию новых квантовых материалов для электроники будущего. Автор: AI/ScienceDaily.com

Исследователи из Университета Райса и сотрудничающих учреждений обнаружили прямое доказательство существования активных плоских электронных зон в кагомном сверхпроводнике. Этот прорыв может открыть новые методы проектирования квантовых материалов, включая сверхпроводники, топологические изоляторы и спинтронные устройства, которые смогут питать электронику и вычислительные технологии будущего.

Исследование, опубликованное в Nature Communications 14 августа, сосредоточено на хромовом кагомном металле CsCr₃Sb₅, который становится сверхпроводящим под давлением.

Кагомные металлы, характеризующиеся двумерными решётками из треугольников с общими вершинами, недавно предсказывались как хозяева компактных молекулярных орбиталей — стоячих волновых паттернов электронов, которые потенциально могут способствовать нетрадиционной сверхпроводимости и новым магнитным порядкам.

«Наши результаты подтверждают удивительное теоретическое предсказание и устанавливают путь для создания экзотической сверхпроводимости посредством химического и структурного контроля», — заявил Дай, профессор физики и астрономии.

Команда использовала две передовые синхротронные методики вместе с теоретическим моделированием для исследования активных стоячих волновых электронных мод. Они применили угол-разрешённую фотоэмиссионную спектроскопию (ARPES) для картирования электронов, излучаемых под синхротронным светом, что выявило отчётливые сигнатуры, связанные с компактными молекулярными орбиталями.

«Результаты ARPES и RIXS нашей совместной команды дают последовательную картину: плоские зоны здесь не пассивные наблюдатели, а активные участники, формирующие магнитный и электронный ландшафт», — отметил Си, профессор физики и астрономии.

Получение таких точных данных потребовало необычно крупных и чистых кристаллов CsCr₃Sb₅, синтезированных с использованием усовершенствованного метода, который позволил получить образцы в 100 раз больше предыдущих попыток.