Революційне відкриття дослідників з Токійського університету призвело до створення нового надпровідника з унікальною хіральною кристалічною структурою. Цей інноваційний матеріал, суміш платини, іридію та цирконію, переходить у надпровідний стан при температурі нижче 2,2 Кельвіна. Хіральна кристалічна структура цієї сполуки, підтверджена за допомогою рентгенівської дифракції, знаменує собою значний прогрес у дослідженні надпровідності.
Вивчення надпровідності в першу чергу обертається навколо розуміння того, як на незвичайні властивості надпровідних матеріалів впливає їхня структура. Серед різних структурних характеристик хіральність останнім часом стала ключовою сферою інтересу. Хіральність у контексті кристалічних структур означає властивість, коли структура не є ідентичною своєму дзеркальному відображенню. У надпровідниках ця хіральність призводить до так званого асиметричного спін-орбітального зв’язку (ASOC), який може підвищити стійкість матеріалу до сильних магнітних полів.
Однак основною проблемою в цій галузі досліджень є дефіцит надпровідників з власною хіральною структурою. Традиційний метод виявлення таких матеріалів був виснажливим процесом спроб і помилок, що включав пошук природних хіральних сполук і тестування їхніх надпровідних властивостей.
Команда під керівництвом доцента Йошиказу Мізугучі з Токійського університету Метрополітену застосувала новий підхід до вирішення цієї проблеми, використавши стратегію поєднання двох матеріалів з різними властивостями: один демонструє надпровідність, але не має хіральності (сполука платини з цирконієм), а інший демонструє хіральність, але не має надпровідності (сполука іридію з цирконієм). Ретельно змішуючи ці елементи у певних співвідношеннях, команда успішно створила матеріал, який має одночасно хіральну структуру та надпровідність.
Ретельно експериментуючи з різними співвідношеннями змішування, дослідники виявили, що додавання приблизно 80% іридію призводить до значного збільшення частки хіральної кристалічної структури (зокрема, структури P6122 – хіральної сполуки іридію з цирконієм) при кімнатній температурі. Далі, охолоджуючи зразки до низьких температур, вони підтвердили наявність надпровідності приблизно у 85% матеріалу. Цей процес виявив вузький діапазон, в якому співіснують як хіральна структура, так і надпровідність.
Висновки команди не тільки демонструють наявність надпровідності в основній масі матеріалу, але й підкреслюють потенціал їхнього підходу “mix-and-match” у синтезі нових та екзотичних надпровідників. Цей інноваційний метод відкриває широкі можливості для пошуку нових матеріалів і глибшого розуміння надпровідності, потенційно прискорюючи прогрес у цій ключовій галузі досліджень.