Новый сверхпроводник PtBi₂ нарушает устоявшиеся представления физиков

Исследователи из IFW Dresden и кластера ct.qmat обнаружили, что кристалл PtBi₂ (платина-висмут-два) демонстрирует уникальные сверхпроводящие свойства, не наблюдавшиеся ранее.

Материал PtBi₂ (нижний металлический блок) имеет сверхпроводящую верхнюю поверхность (синий цвет). Электроны в этой поверхности объединяются в пары (показано высотой синей волны) и движутся без сопротивления, что позволяет материалу левитировать магнит (плавающий диск). Любопытно, что есть шесть направлений, в которых электроны не могут образовать пары, что делает PtBi₂ уникальным сверхпроводником. Автор: think-design | Jochen Thamm

Сверхпроводимость в PtBi₂ возникает только на его верхней и нижней поверхностях, в то время как внутренняя часть материала остается обычным металлом. Это создает структуру, которую ученые называют «естественным сверхпроводящим сэндвичем». Более того, электроны на поверхности объединяются в пары необычным образом: в шести конкретных направлениях они отказываются это делать, что отражает трёхкратную вращательную симметрию атомов на поверхности.

«Мы никогда не видели этого раньше. PtBi₂ не только топологический сверхпроводник, но и спаривание электронов, которое вызывает эту сверхпроводимость, отличается от всех других известных сверхпроводников», — говорит доктор Сергей Борисенко.

Исследование также подтверждает, что края кристалла PtBi₂ естественным образом удерживают неуловимые частицы Майораны. Эти частицы считаются перспективными строительными блоками для устойчивых к ошибкам кубитов в квантовых компьютерах будущего.

«Наши вычисления показывают, что топологическая сверхпроводимость в PtBi₂ автоматически создает частицы Майораны, захваченные вдоль краев материала. На практике мы могли бы искусственно создавать ступенчатые края в кристалле, чтобы получить столько Майоран, сколько захотим», — объясняет профессор Йерун ван ден Бринк.

Теперь ученые изучают способы управления этими эффектами, например, с помощью истончения материала или применения магнитного поля, что может стать важным шагом к использованию PtBi₂ в будущих квантовых технологиях.

Источники: sciencedaily.com, материалы предоставлены Дрезденским техническим университетом.