Коллоквиум МФТИ по современной физике "Сверхпроводимость в экстремальных условиях", (М.В.Фейгельман)

Сверхпроводимость в экстремальных условиях

М.В. Фейгельман
ИТФ им. Л. Д. Ландау РАН, Москва

Явление сверхпроводимости впервые было обнаружено в 1911 г. – при охлаждении до
T = 4.1 K обратилось в нуль сопротивление металлической ртути. Позднее выяснилось,
что сверхпроводимость проявляется у свинца, ниобия, алюминия и примерно
половины элементов таблицы Менделеева, хотя и при существенно различных
температурах. Она также была обнаружена у множества сплавов и сложных
соединений, самые известные из которых – высокотемпературные медь-оксидные
сверхпроводники, открытые в конце 1980-х и начале 1990-х, как например YBaCuO
(критическая температура Tc = 93K) и HgBaCaCuO (Tc = 134 K). При всех различиях между
разными сверхпроводящими веществами, обыкновенно они обладают стандартной
для металлов плотностью электронов проводимости, порядка 10^22-10^23 в кубическом
сантиметре. Однако известны и совершенно аномальные сверхпроводники, в которых
почти нет электронов. Один из таких – кристаллический висмут, хорошо известный
полуметалл с плотностью электронов проводимости всего 3*10^17 в кубическом
сантиметре; в 2017 г. было обнаружено, что он становится сверхпроводящим при Tc =
0.5 mK, хотя один электрон проводимости приходится в нем на 10^5 атомов!

Еще более замечательный пример в том же роде – титанат стронция, SrTiO3. Этот прозрачный кристалл, на вид похожий на алмаз, – диэлектрик, но его можно сделать проводящим, если убрать из него совсем немного кислорода, SrTiO3 → SrTiO3-x, где x может быть очень мало, вплоть до 10^-5. Температура сверхпроводящего перехода в SrTiO3-x с плотностью электронов 5*10^17 cm-3 в 100 раз выше, чем у висмута – около 50 мК. Хотя впервые сверхпроводимость титаната стронция наблюдалась уже в 1964 г., механизм этого явления был непонятен до самого последнего времени.

В своем докладе доктор физико-математических наук, профессор, главный научный
сотрудник Института теоретической физики имени Л. Д. Ландау РАН Михаил
Викторович Фейгельман расскажет о том, почему механизм сверхпроводимости SrTiO3-x принципиально отличается от обычного притяжения электронов из-за одно-
фононного обмена, и как можно понять появление относительно высокой (при столь ничтожной концентрации электронов) температуры перехода в этом очень
интересном веществе.

Видео Коллоквиум МФТИ по современной физике "Сверхпроводимость в экстремальных условиях", (М.В.Фейгельман) канала Дистанционные занятия МФТИ