Сверхпроводящий слой вещества толщиной менее одного нанометра впервые смогли получить физики из Национальной лаборатории Брукхэвен (Brookhaven National Laboratory). Проблемой для ученых был поиск доказательств того, что именно этот единичный слой обладает столь нужными свойствами.

Долгое время теоретики спорили, может ли вообще сверхпроводимость существовать в столь малых объемах. Многие научные группы пытались получить очень тонкие пленки, например из купратов (cuprate), материалов, основой которых служили оксиды меди. Однако результат был по большей части один и тот же: слишком большая шероховатость поверхности пленки сводила все усилия на нет.
"Мы пошли другим путем", - рассказывает в пресс-релизе лаборатории Иван Бозович, руководивший новым исследованием. Он и его коллеги тоже создавали слои веществ, но при этом формировали многослойные структуры. Таким методом в прошлом году они "утрамбовали" сверхпроводимость в слой толщиной 1-2 нанометра. Теперь же ученые подняли планку еще выше.
Исследователи собрали шесть слоев непроводящего оксида меди-лантана (La2CuO4), сверху нанесли еще шесть пластов металлического оксида меди-лантана-стронция (La1,65Sr0,45CuO4). Электроны, протекающие между этими двумя оксидами, спонтанно образовали узкий сверхпроводящий участок. Чтобы определить, на каком именно уровне "пирога" он рождается, физики создали несколько вариантов системы, разместив в разных слоях подавляющий сверхпроводимость цинк.
"Испортив" таким способом один из слоев, ученые заметили, что критическая температура, при которой в нем обеспечивается сверхпроводимость, упала с 32 до 18 кельвинов. Ничего подобного при изменении структуры других уровней не происходило.
Таким образом, получается, что высокотемпературная сверхпроводимость (при 32 кельвинах или -241 °C) возникла во втором пласте оксида лантана-меди, толщина которого составляла всего 0,66 нанометра. До этого считалось, что такая "двумерная" сверхпроводимость будет нестабильной. Иван и его коллеги доказали, что это не так.
Конечно, соседние слои снабжают главную рабочую лошадку электронами, но, по мнению Бозовича, то же самое происходило бы и в их отсутствие, если бы на подмогу пришло внешнее электрическое поле.
"Статичные электрические поля не могут проникать внутрь хороших проводников глубже, чем на один нанометр", - рассказывает Бозович. Именно поэтому нужны столь тонкие сверхпроводники. Их можно будет использовать в электронике.Источник: Membrana