Сверхпроводимость — удивительное явление, при котором материалы при низких температурах проводят электрический ток без сопротивления. Это свойство наблюдается в различных твердых телах, включая атомарно тонкие структуры. Исследователи из Нанкинского университета изучили диселенид ниобия (NbSe₂), слоистый материал, проявляющий сверхпроводимость в ультратонком состоянии. Их работа, опубликованная в Physical Review Letters, выявила устойчивые сверхпроводящие флуктуации, которые могут объяснить аномальное металлическое состояние, ранее обнаруженное в этом материале.
«Мы стремились разгадать загадку: могут ли металлы существовать в двух измерениях как основное состояние?» — пояснил Сяосян Си, старший автор исследования. Аномальное металлическое состояние возникает, когда слабое магнитное поле нарушает сверхпроводимость, но материал сохраняет металлические свойства, не соответствующие классическим моделям.
Используя методы электрического переноса и оптические измерения, ученые наблюдали моду Хиггса — коллективное колебание частиц в сверхпроводнике. «Комбинационное рассеяние позволило нам зафиксировать эти “танцы” электронов, что было особенно сложно в атомарно тонких слоях», — отметил Си.
Результаты показали, что электроны в NbSe₂ образуют куперовские пары, но не переходят в полностью когерентное сверхпроводящее состояние. Эти пары оказались более устойчивыми к магнитным полям, чем ожидалось. Это открытие бросает вызов современным представлениям об аномальном металлическом состоянии и открывает новые пути для изучения двумерных сверхпроводников.
«В будущем мы планируем глубже изучить микроскопические особенности этого состояния и найти способы его управления», — поделился Си.
(a) Сверхпроводящая мода Хиггса в объеме и двухслойная NbSe₂. (b) Зависимость магнитного поля от амплитуды моды Хиггса, измеренная наряду с продольным сопротивлением и сопротивлением Холла. Фото: Сяосян Си и др.
Дополнительная информация: Yu Du et al, Unveiling Resilient Superconducting Fluctuations in Atomically Thin NbSe2 through Higgs Mode Spectroscopy, Physical Review Letters (2025). DOI: 10.1103/PhysRevLett.134.066002. On arXiv: DOI: 10.48550/arxiv.2502.09868
Источник: Atomically thin NbSe₂ demonstrates resilient superconducting fluctuations