Войти
Superinsulator представляет собой материал, который при низких температурах, но конечной не проводит электричество, то есть имеет бесконечное сопротивление, так что никакого электрического ток проходит через него.
Состояние суперизоляции является точным двойником сверхпроводящего состояния и может быть разрушено повышением температуры и приложением внешнего магнитного поля и напряжения. Суперизолятор был впервые предсказан М.К. Диамантини, П. Содано и К.А. Тругенбергером в 1996 году, которые обнаружили суперизолирующее основное состояние, двойственное сверхпроводимости, возникающее на изолирующей стороне перехода сверхпроводник-изолятор в решетке джозефсоновских переходов из-за электромагнитной дуальности.. Суперизоляторы были независимо повторно открыты Т. Батуриной и В. Винокуром в 2008 г. на основе двойственности между двумя различными реализациями симметрии принципа неопределенности и экспериментально обнаружены в пленках нитрида титана (TiN). Измерения 2008 г. выявили гигантские скачки сопротивления, интерпретированные как проявление порогового перехода напряжения в суперизолирующее состояние, которое было идентифицировано как низкотемпературная ограниченная фаза, возникающая ниже перехода заряда Березинского-Костерлица-Таулеса. Эти скачки были аналогичны ранее обнаруженным скачкам сопротивления в пленках оксида индия (InO). Окончательно температурный фазовый переход в суперизолирующее состояние был подтвержден Мироновым и др. в фильмах NbTiN в 2018 году.
Другие исследователи наблюдали подобное явление в неупорядоченных пленках оксида индия.
И сверхпроводимость, и суперизоляция основаны на спаривании электронов проводимости в куперовские пары. В сверхпроводниках все пары движутся когерентно, обеспечивая прохождение электрического тока без сопротивления. В суперизоляторах и куперовские пары, и нормальные возбуждения ограничены, и электрический ток не может течь. Механизмом суперизоляции является распространение магнитных монополей при низких температурах. В двух измерениях (2D) магнитные монополи - это события квантового туннелирования ( инстантоны ), которые часто называют монопольной «плазмой». В трех измерениях (3D) монополи образуют бозе-конденсат. Монопольная плазма или монопольный конденсат сжимает силовые линии Фарадея в тонкие нити электрического потока или струны, двойственные абрикосовским вихрям в сверхпроводниках. Куперовские пары противоположных зарядов на концах этих электрических цепочек ощущают притягивающий линейный потенциал. Когда соответствующее натяжение струны велико, энергетически выгодно вытащить из вакуума много пар заряд-антизаряд и сформировать множество коротких струн, а не продолжать натягивать исходную. Как следствие, в асимптотических состояниях существуют только нейтральные «электрические пионы », а электрическая проводимость отсутствует. Этот механизм представляет собой одноцветную версию механизма удержания, который связывает кварки в адроны. Поскольку электрические силы намного слабее, чем сильные силы физики частиц, типичный размер «электрических пионов » намного превышает размер соответствующих элементарных частиц. Это означает, что при приготовлении достаточно малых образцов можно заглянуть внутрь «электрического пиона », где электрические струны ослаблены и кулоновские взаимодействия экранированы, следовательно, электрические заряды фактически не связаны и перемещаются, как если бы они были в металле. Низкотемпературное насыщение сопротивления металлическому поведению наблюдалось в пленках TiN с небольшими поперечными размерами.
Суперизоляторы потенциально могут использоваться в качестве платформы для высокопроизводительных датчиков и логических устройств. В сочетании со сверхпроводниками суперизоляторы можно использовать для создания переключающих электрических цепей без потерь энергии в виде тепла.
