Абсолютный изолятор

Наука и технологии
Москва, 06.04.2008
«Эксперт» №14 (603)

В номере журнала Nature от 3 апреля 2008 года опубликована сенсационная статья интернациональной команды физиков (пятеро из шести авторов наши соотечественники, работающие в различных зарубежных НИИ), в которой представлено первое экспериментальное свидетельство обнаружения нового переходного типа квантового упорядоченного состояния вещества — так называемых сверхизоляторов (superinsulators).

Валерий Винокур из Аргоннской национальной лаборатории (штат Иллинойс, США) и его коллеги из двух немецких физических институтов (подразделений университетов Регенсбурга и Бохума) и Института физики полупроводников СО РАН (Новосибирск) показали, что в тонких пленках нитрида титана, подвергшихся воздействию внешнего магнитного поля величиной в 0,9 Тесла и охлажденных до температуры, близкой к абсолютному нулю (около 70 микрокельвинов), электрическое сопротивление возрастает до бесконечности — в таком материале возникает сверхизоляционное состояние вещества.

В ряде предшествующих экспериментов ученые уже выявили, что привнесение элементов разупорядоченности в двумерные (пленочные) сверхпроводники приводит к образованию в них каплеобразной электронной текстуры — множества изолированных островков сверхпроводимости, разделенных обширными изолирующими регионами (переходами Джозефсона). Было также показано, что при соответствующей «тонкой настройке» этой структуры (охлаждении ее до близких к абсолютному нулю температур) вся двумерная система в целом может быть трансформирована из сверхпроводящей в изолирующую.

Однако именно Винокуру и Ко впервые удалось экспериментально обнаружить, что в процессе такой трансформации в пленках возникает новое сверхизоляционное состояние, при котором электрический ток полностью блокируется. Проведенные учеными опыты с пленками нитрида титана показали, что при определенной конечной температуре электронные куперовские пары (носители сверхпроводимости) превращаются в свою полную противоположность — «куперовские сверхизоляторы», причем многие физические свойства этого нового состояния вещества оказываются аналогичными сверхпроводящим. Так, оно быстро разрушается при наведении достаточно сильного магнитного поля или по достижении критического электрического напряжения.

По мнению Валерия Винокура, «состояние сверхизоляции не может возникнуть в принципе без существования сверхпроводимости в тех же пленках. Именно поэтому мы и называем явление сверхизоляции обратной стороной сверхпроводимости». Винокур осторожно предположил, что обнаруженный им и его коллегами удивительный феномен может быть использован в будущем для создания «идеальных батареек», поскольку сверхизолирующий материал не только полностью блокирует перенос электрического заряда, но и не дает этому заряду иссякнуть.

Новости партнеров

«Эксперт»
№14 (603) 7 апреля 2008
Россия - НАТО
Содержание:
Трехсторонний компромисс

Небольшая уступка России по вопросу членства Украины и Грузии в НАТО свидетельствует о серьезном изменении баланса сил и интересов внутри западного сообщества. Но она отнюдь не гарантирует нам комфортных отношений с НАТО, США и ЕС в будущем

Обзор почты
Реклама