Ученые создали загадочный материал, который, кажется, проводит электричество без какого-либо сопротивления при температуре примерно до 15 ° C. Это новый рекорд сверхпроводимости, явления, обычно связанного с очень низкими температурами. Сам материал изучен плохо, но он показывает потенциал класса сверхпроводников, обнаруженных в 2015 году.
Однако у сверхпроводника есть одно серьезное ограничение: он выживает только при чрезвычайно высоких давлениях, приближаясь к тем, которые находятся в центре Земли, а это означает, что у него не будет немедленного практического применения. Тем не менее физики надеются, что это проложит путь для разработки материалов с нулевым сопротивлением, которые могут работать при более низких давлениях.
Сверхпроводники имеют ряд технологических применений, от машин для магнитно-резонансной томографии до вышек мобильной связи, и исследователи начинают экспериментировать с ними в высокопроизводительных генераторах для ветряных турбин. Но их полезность все еще ограничена необходимостью громоздких криогеников. Обычные сверхпроводники работают при атмосферном давлении, но только при очень низких температурах. Даже самые сложные из них - керамические материалы на основе оксида меди - работают только при температуре ниже 133 кельвина (-140 ° C). Сверхпроводники, работающие при комнатной температуре, могут иметь большое технологическое влияние, например, в электронике, которая работает быстрее без перегрева.
Последнее исследование, опубликованное в журнале Nature 14 октября, кажется убедительным доказательством высокотемпературной проводимости, говорит физик Михаил Еремец из Химического института Макса Планка в Майнце, Германия, хотя он добавляет, что хотел бы увидеть больше «сырых» данных »из эксперимента. Он добавляет, что это подтверждает направление работы, начатое им в 2015 году, когда его группа сообщила о первом высокотемпературном сверхпроводнике под высоким давлением - соединении водорода и серы, которое имело нулевое сопротивление до -70 ° C.
В 2018 году было показано, что соединение водорода и лантана под высоким давлением является сверхпроводящим при -13 ° C. Но последний результат знаменует собой первый раз, когда такая сверхпроводимость была обнаружена в соединении трех элементов, а не двух - материал состоит из углерода, серы и водорода. Добавление третьего элемента значительно расширяет комбинации, которые могут быть включены в будущие эксперименты по поиску новых сверхпроводников, говорит соавтор исследования Ашкан Саламат, физик из Университета Невады в Лас-Вегасе. «Мы открыли совершенно новый регион» исследований, - говорит он.
Материалы, которые обладают сверхпроводимостью при высоких, но не экстремальных давлениях, уже можно использовать, - говорит Мэддури Сомаязулу, специалист по материалам высокого давления из Аргоннской национальной лаборатории в Лемонте, штат Иллинойс. Исследование показывает, что, «разумно выбрав третий и четвертый элементы» в сверхпроводнике, говорит он, можно в принципе снизить его рабочее давление.
Работа также подтверждает сделанные несколько десятилетий назад предсказания физика-теоретика Нила Эшкрофта из Корнельского университета в Итаке, штат Нью-Йорк, о том, что богатые водородом материалы могут иметь сверхпроводимость при температурах, намного превышающих возможные. «Я думаю, что очень немногие люди за пределами сообщества высокого давления воспринимали его всерьез», - говорит Сомаязулу.
Физик Ранга Диас из Университета Рочестера в Нью-Йорке вместе с Саламатом и другими сотрудниками поместил смесь углерода, водорода и серы в микроскопическую нишу, которую они вырезали между кончиками двух алмазов. Затем они инициировали химические реакции в образце с помощью лазерного излучения и наблюдали, как формируется кристалл. Когда они снизили экспериментальную температуру, сопротивление току, проходящему через материал, упало до нуля, указывая на то, что образец стал сверхпроводящим. Затем они увеличили давление и обнаружили, что этот переход происходит при все более высоких температурах. Их лучшим результатом была температура перехода 287,7 кельвина при 267 гигапаскалей, что в 2,6 миллиона раз больше атмосферного давления на уровне моря.
Исследователи также обнаружили некоторые доказательства того, что кристалл испускает свое магнитное поле при температуре перехода, что является важным тестом сверхпроводимости. Но многое из этого материала остается неизвестным, предупреждают исследователи. «Есть много дел, - говорит Еремец. Даже точная структура и химическая формула кристалла еще не выяснены. «Чем выше давление, тем меньше размер выборки», - говорит Саламат. «Вот что делает такие измерения действительно сложными».
*****************************************************************************
А вот еще пара интересных статей:
Металинзы и как они могут изменить наш мир.
Ученые придумали незамерзающий асфальт из ингредиента для производства пилюль.
