MY.UAНовини
Вчені розгадали загадку надпровідника, яка роками була просто перед очима
Вчені розгадали загадку надпровідника, яка роками була просто перед очима

Вчені розгадали загадку надпровідника, яка роками була просто перед очима

Надпровідність залишається одним із найбільш загадкових явищ сучасної фізики. За певних умов деякі матеріали можуть проводити електричний струм без опору та втрат енергії у вигляді тепла. Про це пише Sciencealert.

Чому два надпровідні стани виглядали як один?

Попри десятиліття досліджень, вчені досі не до кінця розуміють усі механізми, які визначають поведінку надпровідників. Одне з таких питань стосувалося групи матеріалів, відомих як дихалькогеніди перехідних металів. У надтонкій формі деякі з них демонстрували, здавалося б, лише одну надпровідну енергетичну щілину.

Енергетична щілина є одним із важливих параметрів, за якими фізики досліджують поведінку електронів у надпровідному стані та процес утворення пар електронів. Проблема полягала в тому, що математичні моделі не могли повністю пояснити результати спостережень за допомогою простої однозонної теорії без додаткових припущень.

Тепер дослідники з Єврейського університету в Єрусалимі знайшли можливе пояснення цієї загадки. Виявилося, що матеріал, який здавався фізикам однозонним надпровідником, насправді може мати дві надпровідні зони, які настільки тісно взаємодіють між собою, що під час вимірювань виглядають як одна.

Дослідники порівняли це явище з ситуацією, коли людина чує голос одного виконавця, але згодом дізнається, що насправді це ідеально синхронізований дует.

"Це трохи схоже на те, як ви слухаєте те, що здається голосом одного співака, а потім виявляється, що насправді це ідеально синхронізований дует", – пояснили представники дослідницької групи.

Дослід почали з добре відомого надпровідника

Для перевірки своєї гіпотези науковці дослідили добре відомий надпровідний матеріал – диселенід ніобію з хімічною формулою NbSe2. Вони використали високочутливий метод, відомий як тунельна спектроскопія. Ця технологія дозволяє детально досліджувати поведінку електронів у матеріалі.

Завдяки точним вимірюванням дослідники змогли створити детальну картину електронних процесів, що відбуваються в надтонкому надпровіднику.

Після цього отримані експериментальні дані порівняли з різними математичними моделями.

Саме тоді стало зрозуміло, що модель із двома надпровідними зонами пояснює результати значно краще, ніж модель із однією зоною. Отже, матеріал не був настільки простим, яким здавався раніше.

Що змушувало дві енергетичні щілини виглядати як одну?

Ключ до розгадки, на думку дослідників, криється в незвично сильному розсіюванні електронів між двома зонами.

Для виникнення надпровідності важливу роль відіграють так звані куперівські пари – пов'язані між собою електрони, які поводяться узгоджено. У досліджуваному матеріалі носії заряду могли багаторазово переходити між двома надпровідними зонами протягом часу існування куперівської пари.

У результаті дві різні енергетичні щілини фактично усереднювалися.

Саме тому під час вимірювань фізики бачили не дві окремі характеристики, а одну ефективну енергетичну щілину.

Ці великі параметри розсіювання означають, що протягом часу існування куперівської пари носії заряду зазнають численних подій розсіювання між двома зонами, усереднюючи дві надпровідні енергетичні щілини, розділені на поверхні Фермі, в одну ефективну щілину, яку фіксують тунельні вимірювання, – написали дослідники у своїй науковій роботі.

Додаткові докази існування такої сильно пов'язаної двозонної системи вчені отримали під час наступних експериментів із використанням магнітного поля.

Такий самий ефект знайшли в іншому матеріалі

Після успішного аналізу диселеніду ніобію дослідники виявили додаткові докази подібної поведінки ще в одному надтонкому матеріалі з тієї самої родини.

Йдеться про дисульфід танталу з формулою TaS2. У ньому, за результатами спостережень, також могла відбуватися аналогічна трансформація двох надпровідних станів у сигнал, який виглядає як один.

Це стало додатковим аргументом на користь припущення, що виявлений механізм може бути характерним не лише для одного конкретного матеріалу. Якщо подібний ефект поширюється на інші представники сімейства дихалькогенідів перехідних металів, це може змінити уявлення фізиків про надпровідність у цілій групі ультратонких матеріалів.

"Наведені дані переконливо свідчать про те, що спектри ультратонких NbSe2 і TaS2 можна успішно пояснити двозонною надпровідністю", – зазначили автори дослідження.

Чому це відкриття важливе для майбутніх технологій?

На перший погляд, дослідження поведінки електронів у надтонких матеріалах може здаватися дуже далеким від повсякденного життя.

Однак надпровідники можуть відіграти важливу роль у розвитку технологій майбутнього. Матеріали, здатні проводити електричний струм без опору та значних втрат енергії, потенційно можуть бути корисними для енергетичних систем, електроніки та квантових технологій.

Такі системи можуть працювати з високою ефективністю та мінімальними втратами тепла. Проте сучасні надпровідники зазвичай потребують дуже специфічних і ретельно контрольованих умов. Саме технічні складнощі поки що обмежують їх широке використання.

Для подальшого розвитку технологій вченим необхідно якомога точніше розуміти, як саме поводяться електрони в різних типах надпровідних матеріалів.

Нове дослідження дає саме таке розуміння. Інформація про рух носіїв заряду в матеріалах різної товщини та з різною електронною структурою потенційно може допомогти фізикам точніше контролювати їхні властивості та створювати нові технологічні системи на основі надпровідності.

У товстіших матеріалах може ховатися ще складніша фізика

Дослідники зазначають, що надтонкі зразки – не єдина форма, у якій існує диселенід ніобію. Більш товсті версії NbSe2 можуть приховувати ще складнішу структуру надпровідних станів.

Одним із перспективних напрямів майбутніх досліджень може стати детальніше вивчення масивніших зразків матеріалу. Вчені припускають, що в таких системах у надпровідності можуть брати участь уже три електронні зони.

Однак остаточної відповіді на це питання поки що немає. "Наші дані не дозволяють розрізнити два можливі пояснення, і для вирішення цього відкритого питання необхідні подальші дослідження", – написали автори наукової роботи.

Таким чином, дослідникам вдалося розв'язати одну давню загадку, але водночас їхнє відкриття створило нові питання. Історія ультратонких надпровідників стала ще одним прикладом того, що навіть добре досліджений матеріал може приховувати складні механізми, які залишаються непомітними через особливості вимірювань.

Те, що роками виглядало як один надпровідний стан, виявилося результатом взаємодії двох систем, які поводяться настільки синхронно, що сучасні експерименти сприймали їх як одну.

Це відкриття не лише допомогло пояснити конкретну фізичну загадку, а й може стати важливим кроком до точнішого розуміння того, як працюють надпровідники – технологія, від якої в майбутньому можуть залежати нові покоління енергетичних, електронних і квантових систем.

Поділитися
Поділитися сюжетом
Джерело матеріала
Трамп зробив несподівану заяву про Маска на тлі загрози втрати контролю над Конгресом
InternetUA
2026-11-03T05:54:49Z
Рубіо озвучив головну вимогу Росії для завершення війни
ГЛАВКОМ NET
2026-10-24T00:43:55Z
Командувач «Азову» Прокопенко відреагував на сутички під Києвом
ГЛАВКОМ NET
2026-11-02T21:51:45Z
"Усі згодні з рішенням": Трамп заговорив про "пекельні санкції" проти РФ після повернення Габбарда до США
TSN
2026-10-22T18:55:53Z
Бережна: Поновлене фінансування проєктів УКФ, Держкіно поновить підчинги, коли вдасться закрити борг
Детектор М
2026-11-03T19:12:06Z
Посолка ЄС закликала міжнародні ЗМІ не втомлюватися говорити про Україну
Европейская правда
2026-11-03T19:06:43Z
Саміт на трьох не потрібен Пекіну: експерт розкрив, чому план Кремля вийти з ізоляції провалився
24tv
2026-10-21T20:21:23Z
«Чого вони бояться»: Зеленський відповів на забаганки Путіна та висміяв вимогу РФ
GlavRed
2026-11-01T19:21:16Z
Підірвали генерала Сарварова: агент ГУР "Фома" створив мережу, яка стежить за офіцерами РФ
Фокус
2026-10-23T20:07:00Z
Частина жителів Олешків відмовилася від евакуації попри голод і небезпеку – журналіст
Лига
2026-11-01T19:27:22Z
З’їв десерт — і помер: турист помер через фатальну помилку в кафе
TSN
2026-10-21T19:51:48Z
Сергій Стерненко: На нас чекають загрози, набагато більші за реактивні "Шахеди"
Украинская правда
2026-11-03T03:36:50Z
Гімназію реорганізували посеред навчального року: чому батьки йдуть до суду
Знай
2026-11-03T00:00:04Z
Лише пʼять із 200 регіональних телеграм-каналів є повністю прозорими, — ІМІ
Детектор М
2026-11-03T19:12:49Z
Компенсація за переобладнання авто: хто з ветеранів може повернути до 70 000 гривень
Политека
2026-11-03T19:12:08Z
Поїздки зриваються: прикордонники розвертають супровідників осіб з інвалідністю
Знай
2026-10-31T21:45:56Z
Церковне свято 3 листопада: кого вітати з іменинами та що віщують прикмети
Политека
2026-11-03T05:03:25Z
Опитування: переважна більшість німців розуміє молодіжні протести
Европейская правда
2026-11-03T09:15:57Z
У Києві чоловік помер під час лікування зубів, дружина подала позов на клініку
ГЛАВКОМ NET
2026-11-01T18:09:10Z
Дрони знову атакували станцію «Самара» – найбільший нафтохаб Європи
ГЛАВКОМ NET
2026-11-02T05:27:01Z
Ракети вдарили по заводу "Протон" у Орлі: можливе влучання "Фламінго" чи Storm Shadow
Фокус
2026-10-23T16:46:25Z
Смертельна ДТП у Бабаях: виїзд із другорядної дороги призвів до загибелі двох людей
Мій Харків
2026-10-22T11:43:17Z
Майданчик на висоті 4 тисяч метрів: у Непалі зіштовхнулись два гелікоптери, є загиблий
Фокус
2026-11-03T19:06:40Z
Окупанти опублікували відео удару бомбою по школі в Комишувасі, де загинула 31 людина
ГЛАВКОМ NET
2026-11-03T18:30:28Z
В Росії розбився винищувач Су-30СМ — перші деталі
TSN
2026-10-21T17:12:04Z
На Кіровоградщині засудили адміністратора Telegram-спільноти про ТЦК
InternetUA
2026-10-22T20:43:00Z
Безпілотник Норвегії впав у Польщі: що відомо
ГЛАВКОМ NET
2026-10-21T21:54:17Z
Погода в Україні на тиждень: 2 – 8 листопада 2026 року
ГЛАВКОМ NET
2026-11-01T18:03:28Z
Дрони вдарили по інфраструктурі Києва: які райони лишилися без води та світла
Знай
2026-11-02T05:36:51Z
Київ під ударом балістики, лунають вибухи: перші деталі
TSN
2026-10-21T19:51:52Z
Дрова можуть зіпсуватися навіть у дровітні: скільки років їх можна зберігати
GlavRed
2026-10-22T01:24:28Z
У Києві призупинився рух трамваїв і тролейбусів
ГЛАВКОМ NET
2026-11-03T19:00:52Z
У Києві зупинили усі трамваї та тролейбуси після удару РФ: які нові маршрути, окрім метро
Фокус
2026-11-03T18:48:45Z
Київ здригнувся від вибухів: що відомо про нічну балістичну атаку
Фокус
2026-10-21T23:46:18Z
Знову атака балістики серед ночі: у Києві пролунала серія вибухів
24tv
2026-10-21T23:12:59Z
Буданов про події під Києвом: «Нам потрібна єдність, а не перекидати автобуси чи бити військових»
Знай
2026-11-03T18:36:14Z
Камалія вперше назвала ім'я чоловіка, який побив її на тлі ревнощів: Я кохала його всім серцем
Комсомольская правда
2026-11-02T08:24:49Z
Брітні Спірс збентежила фанатів: показала танець у прозорому спідньому
Фокус
2026-10-22T07:36:17Z
"Збираю себе докупи": Ірина Федишин показала перше фото з лікарні після втрати доньки
24tv
2026-10-21T19:21:37Z
Розлучився після 25 років шлюбу: легенда "Ліверпуля" заручився із моделлю, молодшою на 16 років
Фокус
2026-10-21T18:33:33Z
Андрій Федінчик вперше розповів, чи зайняте його серце після розлучення з Денисенко
Вива
2026-11-03T19:03:58Z
Вони змінили мистецтво, але мали темний бік: що приховувало знамените коло Вірджинії Вулф
Фокус
2026-11-03T18:45:03Z
"Не холостяк": Цимбалюк ефектно привів свою кохану на "Голос країни" і відповів на питання про весілля
Фокус
2026-10-26T02:49:05Z
Відомий український продюсер захворів на рак: як він дізнався діагноз
Вива
2026-10-21T18:18:08Z
Юрій Нікітін розкрив, чому Вєрка Сердючка не перекладає хіти українською мовою
Вива
2026-10-21T20:03:58Z
"Мені боляче": Alyona Alyona показала живіт після зменшення шлунка
GlavRed
2026-10-26T08:55:38Z
Німецький метод проти конденсату: просто, дешево та ефективно для кожного
GlavRed
2026-10-26T17:06:22Z
Як заквасити капусту, щоб була хрусткою: 5 важливих секретів
GlavRed
2026-10-25T14:54:09Z
Не можете заснути вночі?: 5 незвичних способів проти безсоння
TSN
2026-10-21T16:21:13Z
Як зберегти квасолю до наступного сезону
AgroNews
2026-11-03T16:09:01Z
Господині часто припускаються помилок: чому чорніє квашена капуста
GlavRed
2026-11-03T16:06:45Z
Один невдалий рух загрожує інсультом: що насправді відбувається, коли ви хрустите шиєю
TSN
2026-10-20T21:21:02Z
Садівників закликали обприскати троянди молоком у жовтні – у чому причина
GlavRed
2026-10-26T11:27:50Z
Ці повсякденні звички можуть скоротити ваше життя на роки
TSN
2026-10-25T20:48:31Z
Який птах відповідає вашому місяцю народження та що він символізує
TSN
2026-10-22T09:21:18Z
Що означає банка із сіллю біля входу: давня традиція та її сенс
GlavRed
2026-10-27T15:27:13Z
Одна хитрість допоможе зберегти сушені гриби надовго: що покласти в банку
GlavRed
2026-10-21T20:21:40Z
Погляньте на ці рослини: вони підкажуть ідеальне місце для свердловини
24tv
2026-10-21T19:27:59Z
Досвідчені садівники більше не згрібають листя восени: у чому секрет
GlavRed
2026-11-03T19:09:19Z
Яблука пролежать до весни: де їх тримати та чого не можна робити
GlavRed
2026-11-03T18:54:43Z
Гороскоп на 27 жовтня: якому знаку зірки радять тримати гаманець закритим
Знай
2026-10-27T04:12:50Z
Простоять усю зиму і не запліснявіють: як правильно сушити гриби
GlavRed
2026-10-22T23:42:49Z
Тут катаються на вулкані з дошки, а в озері плавають акули: цікава країна, про яку мало хто знає
24tv
2026-10-21T19:42:45Z
Ford інтригує поверненням Escape: авто можуть запустити у 2029 році як електричний кросовер
Фокус
2026-10-28T18:21:29Z
Електромобіль як основне авто: що варто продумати до покупки
Топ Жир
2026-10-22T14:00:36Z
Сімейний кросовер став майже спорткаром: Toyota показала незвичну автівку Crown Signia GT-S
Фокус
2026-10-29T16:42:56Z
Mitsubishi воскресила Lancer Evolution: спорткар замінили електрокросовером чужого бренду
Фокус
2026-10-27T18:18:16Z
Їзда взимку на літніх шинах не заборонена: за що поліція реально виписує штрафи
Знай
2026-11-03T17:36:51Z
Один із шести: Mercedes-Benz SLR McLaren Roadster оцінили до $824 тисяч
Топ Жир
2026-11-03T16:39:27Z
Капсулу часу ВАЗ-2109 1988 року з пробігом лише 2000 км продають у Дніпрі
Топ Жир
2026-10-22T17:54:29Z
Ігнорувати не можна: що потрібно зробити восени, щоб підготувати авто до зими
GlavRed
2026-10-21T17:18:42Z
Ford розробив систему, яка ховатиме авто від крадіїв
ГЛАВКОМ NET
2026-10-28T02:48:09Z
ЄС вводить новий митний збір: який удар чекає на любителей шопінгу
Знай
2026-11-02T03:51:18Z
Світло вимикатимуть із самого ранку: як діятимуть графіки 25 жовтня
GlavRed
2026-10-24T20:49:00Z
Суд постановив повернути державі авіакомпанію «Дніпроавіа», пов’язану з Коломойським
ГЛАВКОМ NET
2026-11-03T19:15:26Z
Сталевий ринок Катару: зміщення акцентів
AgroNews
2026-11-03T19:03:09Z
Корецький закликав Норвегію стати ключовим донором фонду страхування воєнних ризиків в Україні
Европейская правда
2026-11-03T19:00:59Z
Субсидія є, а платіжка майже не змінилася: чому гроші не покривають комуналку
Политека
2026-11-03T19:00:41Z
Кібератаки спричинили перебої у роботі супермаркетів у 10 країнах Європи
iPress
2026-11-03T18:36:01Z
Подорожчання автогазу в Україні: аналітики пояснили, чому ціна може перевищити 60 гривень за літр
Политека
2026-11-03T18:30:12Z
В Україні подорожчали зерновози та цистерни Укрзалізниці
AgroNews
2026-11-03T18:24:12Z
Як зарядити телефон, коли немає світла: експерти розповіли про п'ять альтернативних способів
Политека
2026-10-21T19:21:26Z
Відома блогерка показала не те фото: її виправдання насмішило ще більше
Фокус
2026-10-23T11:12:47Z
Resident Evil б'є рекорди Capcom: скільки копій продав легендарний горор
Знай
2026-11-03T19:15:28Z
Xiaomi розповсюджує Hyper OS 4 на десятки смартфонів: перелік та дати виходу
Фокус
2026-11-03T18:45:21Z
Недорогі та старі смартфони Samsung уже з Android 17: яку модель перевірити
Фокус
2026-11-03T18:15:56Z
Топовий ігровий смартфон RedMagic 12 Pro офіційно вийшов: розкрито ціни
Фокус
2026-11-03T18:15:41Z
"Це найшвидший смартфон Android": експерт випробував потужнішу альтернативу Pixel
Фокус
2026-11-03T17:48:26Z
Компанія Apple попередила користувачів iPhone у 99 країнах про хвилю шпигунських атак
ГЛАВКОМ NET
2026-11-03T17:24:46Z
Телевізор на стіні вже не вішають: нова конструкція економить простір і спрощує побут
GlavRed
2026-11-03T17:15:41Z
Прем'єр Фінляндії виступив за відмову у видачі віз російським спортсменам
Европейская правда
2026-11-03T19:12:03Z
Каннаваро може залишити збірну Узбекистану
Football.ua
2026-11-03T19:00:07Z
Жіноча збірна України отримала суперниць у футбольній Лізі націй
ГЛАВКОМ NET
2026-11-03T18:54:37Z
Футбольна федерація перенесла всі матчі Кубка Іспанії через трагічну смерть форварда
ГЛАВКОМ NET
2026-11-03T18:30:36Z
Батько Джуда та Джоба Беллінгемів забив 7 голів за збірну Англії у матчі проти Ірландії
Football.ua
2026-11-03T18:28:58Z
Скандал через участь РФ у ЧС з хокею 2027: команди відмовляються, а спонсори уходять
Фокус
2026-11-03T18:27:59Z
Мотта не очолить Ліон через фінансові вимоги — FootMercato
Football.ua
2026-11-03T18:21:02Z
Скандальна перемога «Комо» та непереможне «Лаціо»: результати 10-го туру Серії А 2026/27
ГЛАВКОМ NET
2026-11-03T18:09:45Z
Трагедія під час матчу: 30-річний футболіст помер після зіткнення з воротарем
Фокус
2026-11-03T18:06:41Z