Сверхпроводящий, когда мокрый

Водяной пар, проникающий в тонкие пленки арсенида стронция и железа, превращает их в сверхпроводник.

Журнал ПЕРСТ («Конденсированные среды»), ссылаясь на Nature Materials, сообщает о необычном исследовании японских ученых, проведенных на тонких пленках арсенида стронция и железа SrFe₂As₂.

Известно, что соединения этого семейства становятся высокотемпературными сверхпроводниками (ВТСП) только после соответствующего допирования, т.е. введения примесей. Максимально достигнутая критическая температура перехода в сверхпроводящее состояние (Tc ) для таких соединений – 56 К в GdFeAsO, допированном таллием.

Недавно, однако, появилось сообщение о сверхпроводимости недопированного (!) арсенида стронция и железа SrFe₂As₂. Тонкие пленки SrFe₂As₂, полученные лазерным осаждением, оказались несверхпроводящими, как и ожидалось. Но при повторных измерениях, выполненных спустя несколько часов, в них обнаружили сверхпроводящий переход при Tc = 26 К. Всё это время пленки хранились на воздухе. Было понятно, что именно из воздуха в них попало “нечто”, кардинально изменившее электрические свойства. Стали разбираться. Поочередно исключили примеси кислорода, азота и диоксида углерода в качестве возможных стимуляторов сверхпроводимости. Оказалось, что все дело в парах воды, которые проникают в плёнки из окружающей атмосферы.

Вообще-то эффект появления сверхпроводимости за счет интеркаляции (от лат. intercalatio - вставка, добавка) молекул воды был известен и ранее. Он наблюдался в некоторых слоистых сульфидах и оксидах. Но всякий раз это было связано с увеличением межслоевого расстояния. А проникновение воды в SrFe₂As₂, как выяснилось, приводит к сближению атомных слоев кристаллических решетки этого соединения.

Чем объяснить “мокрую сверхпроводимость” арсенида стронция и железа? Ответ на этот вопрос может, во-первых, стать ключом к механизму сверхпроводимости ВТСП, а во-вторых – подсказать путь повышения их критической температуры.