Ученые РФ и Франции с помощью золота улучшили сверхпроводящие свойства монослоя свинца

Ученые РФ и Франции с помощью золота улучшили сверхпроводящие свойства монослоя свинца

«Нефть России», 16.02.22, Москва, 12:02   Исследователи из России и Франции показали, что атомы золота могут улучшать сверхпроводящие свойства атомно тонких слоев свинца. Полученные результаты в дальнейшем помогут в создании джозефсоновских переходов, которые являются одними из основных элементов сверхпроводящей электроники, сообщила в среду пресс-служба Минобрнауки России.
 
"Ученые из Высшей школы индустриальной физики и химии Парижа, университетов PSL и Сорбонны в тесной кооперации с сотрудниками Центра перспективных методов мезофизики и нанотехнологий МФТИ продолжают исследования в области квантовых технологий. Они показали, что атомы золота могут улучшать сверхпроводящие свойства атомно тонких слоев свинца. Это исследование может помочь в будущем конструировать миниатюрные джозефсоновские переходы и управлять ими. Работа опубликована в журнале Nano Letters", - говорится в сообщении.
 
Использование сверхпроводящих материалов и устройств на их основе - наиболее обещающая стратегия для развития квантовых технологий. Одно из важнейших требований, предъявляемых к подобным устройствам, - это их миниатюрный размер. Поэтому необходимы исследования свойств сверхпроводящих материалов на нано- и атомарном масштабе. Особенно интересно изучение этого эффекта в двумерных материалах (толщина которых в пределе достигает всего одного атома).
 
Ученые изучили атомные монослои свинца, выращенные на кремниевой подложке. Так как свинец является сверхпроводником при низких температурах и, как правило, при напылении растет либо островками, либо ступеньками, то получившийся образец представляет из себя систему, в которой есть как сверхпроводящие области (сами островки и поверхность ступеней), так и области, в которых сверхпроводимость может частично или полностью пропадать (пространство между островками или края ступеней).
 
Таким образом, даже такой простой образец может стать в некотором роде системой из сотен и даже тысяч джозефсоновских переходов - основных компонентов в большинстве сверхпроводящих устройств. Авторы работы решили провести серию исследований по изучению влияния атомов золота на такую систему. Золото не является сверхпроводником, поэтому выводы из классической теории сверхпроводимости подразумевают, что сверхпроводящие свойства будут проявляться в меньшей степени или вовсе могут исчезнуть из-за его влияния.
 
Однако все оказалось с точностью до наоборот. С помощью сканирующей туннельной микроскопии, спектроскопии, а также электронно-транспортных измерений физики обнаружили, что декорирование ступенек свинца на кремнии с помощью атомов золота приводит к более сильной связи между ними и улучшает сверхпроводящие свойства образца. Переход к сверхпроводимости в "позолоченных" монослоях свинца происходит при более высоких температурах.