Электрическая сверхпроводимость при (практически) комнатных температурах. История.
111 лет назад голландский физик Камерлинг-Оннес обнаружил, что при нормальной температуре кипения жидкого гелия исчезает электрическое сопротивление ртути. Обнаруженная таким образом сверхпроводимость теперь может наблюдаться в новых материалах практически при комнатной температуре.
111 лет назад, а точнее 8 апреля 1911 года в четыре часа дня, голландский физик Хайке Камерлинг-Оннес обнаружил, что при температуре 4,2 К (температура кипения жидкого гелия) электрическое сопротивление ртути становится равным нулю. Сверхтекучесть гелия тогда наблюдалась впервые, но ей не придавали значения. Через несколько месяцев такая электрическая сверхпроводимость (тогда называемая сверхпроводимостью, а сегодня сверхпроводимостью) была доказана и для свинца примерно при 6 К, а для олова примерно при 4 К. И уже в 1913 году ему была присуждена Нобелевская премия по физике - за " исследования свойств вещества при низких температурах, которые привели, среди прочего, к получению жидкого гелия». Такой стремительный путь от открытия до Нобелевской премии повторился в 1980-х годах, когда исследователи IBM Георг Беднорц и Карл Алекс Мюллер в 1986 году подготовили материал, содержащий оксид меди, лантан и барий, с началом сверхпроводимости при 35 К (т.е. 35 К). - 273,15 °С = -238 °С, нормальная температура замерзания воды 0 °С (273,15 градусов Кельвина), за что они получили Нобелевскую премию по физике еще в 1987 году. Эти материалы на основе оксидов меди, содержащих другие металлы, являются называют сверхпроводящей керамикой - из-за их приготовления и внешнего вида. Для их описания нужен не только состав, но и температурный режим, с которым они были приготовлены. Эти керамики сдвинули температуру начала сверхпроводимости по сравнению с тем, что было известно для металлов и металлических сплавов (как сплав ниобия и титана, проявляющий сверхпроводимость при 10°К). В частности, переход от лантана к иттрию увеличил температуру начала сверхпроводимости до 92 К, что выше нормальной температуры кипения жидкого азота (77 К). Известен ряд таких сверхпроводящих керамик, так что сверхпроводимость достигнута уже при температуре 138 К, но они являются хрупкими, ломкими материалами, что является проблемой для изготовления технически пригодной формы таких проводников.
Также стоит упомянуть о сверхпроводимости фуллеренов, легированных (почти можно сказать, легированных) щелочными металлами, вкрапленными в кристаллическую решетку С60. Полученное таким образом максимальное начало сверхпроводимости произошло при 38 К, а именно в цезиевой системе Cs3C60. О первой системе такого типа было объявлено в апреле 1991 года, это была К3С60, показывающая сверхпроводимость при 18 К. В Академии, правда, в том же месяце первая и тогда единственная чехословацкая. исследования фуллеренов - с сегодняшним комичным формальным обоснованием именно их изоляции. Однако надо признать, что ни о сверхпроводимости, ни о фуллеренах ликвидаторы понятия не имели — как раз такое достаточно типичное академическое решение.
Но он не может говорить об этом в Академии и сегодня, разоблачение тоталитарной карьеры Заградника до сих пор на льду как полное табу. Однако в остальном мире поиски сверхпроводимости продолжаются, теперь и для металлофуллеров с атомами металла внутри фуллереновой клетки.
Постепенно сформировались взгляды и на объяснение механизма сверхпроводимости. Для объяснения сверхпроводимости металлов со временем возникла концепция, названная теорией БКШ, по инициалам трех ее создателей, получивших затем Нобелевскую премию по физике в 1972 г.: Джона Бардина, Леона Н. Купера и Дж. Роберта Шриффера. Также стоит отметить, что Джон Бардин — один из нескольких исследователей, получивших две Нобелевские премии — другую он получил в 1956 году за открытие транзистора, двумя другими со-лауреатами в то время были Уолтер Браттейн и Уильям Шокли. В основе теории БКШ лежит концепция пары электронов, называемой куперовской парой, которая стабилизируется за счет взаимодействия с кристаллической решеткой и обеспечивает сверхпроводимость. Однако остается неясным, как эта теория БКШ применима не только к чистым металлам, но и к таким сложным системам, как сверхпроводящая керамика. Сверхпроводимость — коллективное явление, в котором участвуют движущиеся электроны и ядра атомов в решетке. Однако эти два типа систем традиционно изучаются и описываются отдельно для простоты, тогда как одновременное описание по-прежнему уникально. Здесь я сделал бы еще один небольшой поворот в провинциальные чешские академические условия.
У него была (действительно оправданная) фобия, что он будет говорить о своих человеческих и профессиональных неудачах. Таким образом, он исключил ряд продуктивных исследователей из Академии и осторожно позаботился о том, чтобы не попасться где-нибудь еще.