Двумерные «лужи» из электронов впервые наблюдали в трехмерном материале
Обычно электроны внутри двумерных и трехмерных материалов ведут себя по-разному. Но физики увидели, как внутри 3D-структуры электроны образуют «лужи» так, будто ограничены сверху и снизу тонкими слоями
Создать двумерный материал толщиной всего в несколько атомов часто очень трудно — для этого необходимо сложное оборудование. Однако в таких структурах наблюдаются уникальные эффекты. Например, электроны в них движутся особым образом, благодаря чему проводимость таких материалов оказывается довольно высокой.
Теперь исследователи обнаружили электроны в трехмерном сверхпроводнике, которые ведут себя так, будто движутся в двумерном материале. Обнаружено это явление было в сверхпроводящем материале, состоящем из атомов бария, свинца, висмута и кислорода (BPBO). Ученые проводили с ним обычные эксперименты, измеряя температуру перехода в сверхпроводящее состояние, но обнаружили, что электроны ведут себя так, как если бы они были ограничены ультратонкими слоями внутри материала.
Эти результаты озадачили исследователей, так как BPBO представляет собой объемный сверхпроводник, электроны которого обычно свободно двигаются в любом направлении, а не только вдоль определенной плоскости. Используя сканирующий туннельный микроскоп, исследователи обнаружили, что эти «двумерные электроны» никак не были связаны с расположением атомов внутри материала, или с дефектами структуры сверхпроводника.
Такие «лужи» из электронов появились, когда ученые тщательно отрегулировали температуру и другие условия, при которых материал оказался на границе перехода в сверхпроводящее состояние. Наблюдения ученых хорошо совпадали с предсказаниями теории «эмерджентной электронной зернистости» в сверхпроводниках, разработанной Нандини Триведи из Университета штата Огайо и его коллегами.
Статья об открытии опубликована в журнале PNAS.
