🔬 Новости науки. Опубликован масштабный обзор по механизмам высокотемпературной сверхпроводимости в журнале УФН

В ведущем российском физическом журнале «Успехи физических наук» (УФН) вышел подробный обзор профессора кафедры ФТТиН доктора физ.-мат. наук Алексея Павловича Менушенкова совместно с чл.-корр. РАН Максимом Юрьевичем Каганом (Институт физических проблем им. П.Л. Капицы РАН, НИУ ВШЭ). Публикация посвящена фундаментальной проблеме физики конденсированного состояния - природе высокотемпературной сверхпроводимости в семействе сверхпроводящих оксидов на основе висмутата бария (BaBiO₃), чья перовскитоподобная структура во многом схожа с купратными ВТСП. Долгое время механизмы сверхпроводимости в данном классе соединений оставались предметом дискуссий. В обзоре авторы систематизируют последние прорывные данные и предлагают стройную физическую картину происходящих процессов.

📌 О чем работа. Родительское соединение BaBiO₃ - диэлектрик с перовскитоподобной структурой, который при допировании калием (Ba₁₋ₓKₓBiO₃) становится сверхпроводником с критической температурой до 30 К. Несмотря на десятилетия исследований, до сих пор не существовало единого объяснения ни диэлектрического состояния исходного BaBiO₃, ни механизма возникновения в нем сверхпроводимости. Авторы обзора предложили и последовательно развивают модель «диспропорционирования Bi6s–O2p-связи», согласно которой в BaBiO₃ носители заряда (электроны и дырки) изначально образуют локальные пары на соседних октаэдрических комплексах BiO₆, формируя новое квантовое состояние - локальную волну парной зарядовой плотности (LPDW). Это принципиально отличается от обычной волны зарядовой плотности и делает BaBiO₃ уникальным бозонным диэлектриком (полупроводником) с двумя энергетическими щелями.

🎯 Ключевые положения:
• Представлено первое прямое экспериментальное доказательство существования спаренного состояния носителей заряда в BaBiO₃, полученное с помощью уникального эксперимента по рентгеновской спектроскопии поглощения с временным разрешением на Европейском рентгеновском лазере на свободных электронах (EuXFEL).
• Подробно рассмотрена полная фазовая диаграмма Ba₁₋ₓKₓBiO₃: от бозонного диэлектрика (x = 0) через состояние пространственно разделенной ферми-бозе смеси (x ≈ 0,37) до нормального фермионного металла (x = 1, гипотетический KBiO₃). Введены концепции бозонного металла, шунтированного фермионной компонентой, и перколяционного фазового перехода изолятор-металл при критической концентрации калия.
• Предложен микроскопический механизм сверхпроводимости: когерентное туннелирование локальных электронных пар из бозонного кластера через фермионный барьер (не содержащий спаренных состояний) в соседний бозонный кластер, что формирует макроскопическую волновую функцию сверхпроводящего состояния. Критическая температура определяется бозе-эйнштейновской конденсацией в бозонной подсистеме.
• Проведены аналогии с купратными ВТСП и обсуждены общие черты перовскитных сверхпроводников, включая сильный ангармонизм, роль двухъямного потенциала колебаний ионов кислорода и возможное предварительное спаривание.

🌟 Общий вывод: Обзор получился исключительно глубоким и интересным. Работа дает целостную картину аномальных свойств семейства висмутатов, объединяя экспериментальные результаты, полученные на Европейском рентгеновском лазере на свободных электронах, с теоретической моделью пространственно разделенной ферми-бозе смеси. Учитывая обилие сходных черт в поведении различных семейств перовскитоподобных сверхпроводников, представленные результаты дают мощный импульс к пониманию природы ВТСП не только в висмутатах, но и в купратах. Работа настоятельно рекомендуется к ознакомлению всем, кто интересуется современной физикой твердого тела, а для тех, кто занимается сверхпроводимостью - прочитать данный обзор просто необходимо! 🔥

📄 С публикацией можно ознакомиться по ссылке: https://doi.org/10.3367/UFNr.2025.09.040028

#наука #новостикафедры #сверхпроводникиВделе #ВТСП