Русские монокристаллы потенциальных сверхпроводников

Монокристаллы имеют, как правило, более высокое качество, и для них можно изучать те или иные свойства вдоль различных кристаллографических направлений. Кроме того, некоторые методы исследования применимы только к монокристаллическим образцам. Знание свойств новых сверхпроводников необходимо для проверки различных гипотез и развития теории сверхпроводимости, что делает возможным разработку новых и оптимизацию свойств уже существующих соединений. Развитие и внедрение сверхпроводящих технологий могут оказать серьезное влияние на промышленное и техническое развитие и, как следствие, на жизнь людей, по причине чего их относят к приоритетным.

«В связи с недавним открытием сверхпроводимости для некоторых висмутидов со структурным типом BaAu2Sb2, содержащих в своем составе платину и палладий, возникла идея исследовать подобные соединения с серебром и золотом, – рассказал один из авторов работы, профессор химического факультета МГУ Игорь Морозов. – При этом если BaAg1.8Bi2 был получен еще в 2007 году, то BaAu1.8Bi2 оставался неизвестным до настоящего времени».

Исследователи смогли вырастить крупные (до 4 мм в линейных размерах) монокристаллы двух представителей слоистых висмутидов семейства 122 с общей формулой BaTM1.8Bi2, где TM – переходный металл (серебро или золото) из висмутового расплава при его медленном охлаждении. Соединение, содержащее золото, было получено впервые. Монокристаллы были гигроскопичными и на воздухе постепенно разрушались, поэтому работа с ними осложнялась необходимостью использования перчаточного бокса, заполненного сухим аргоном, для хранения и пробоподготовки образцов. 

Ученые провели подробное структурное исследование с использованием метода монокристального рентгеноструктурного анализа. Результаты показали, что полученные соединения относятся к ранее не встречавшейся разновидности структурного типа BaAu2Sb2. Важной особенностью являлось разупорядочение атомов переходных металлов в антифлюоритоподобном слое и частичное заселение их позиции во флюоритоподобном слое. Это сильно отличало соединения типа BaTM1.8Bi2 от других представителей семейства 122 и приводило к существенным особенностям их электронной структуры. Вероятно, это проявится и в необычных физических свойствах этих соединений.

«Нам удалось вырастить относительно крупные монокристаллы тройных висмутидов, установить особенности их кристаллического и электронного строения. Результаты свидетельствуют о заметном сходстве кристаллической и электронной структур полученных соединений и 122 сверхпроводников. Это позволяет сделать предположение о наличии у них сверхпроводимости. В дальнейшем мы планируем изучить свойства полученных тройных висмутидов уже при низких температурах», — пояснил Игорь Морозов.