Сверхпроводник позволяет электричеству проходить через него идеально, не теряя его.
Теперь ученые обнаружили сверхпроводящий материал, который работает при возможно рекордно высокой температуре, приближаясь на шаг ближе к цели достижения такого совершенства при комнатной температуре.
Сделайте вещи достаточно холодными, и электроны пронизывают металлы, не создавая никакого сопротивления, нагревания или замедления. Но это явление, известное как сверхпроводимость, исторически работало только при очень низких температурах, которые чуть выше абсолютного нуля. Это сделало их бесполезными для приложений, таких как чрезвычайно эффективная электропроводка или невероятно быстрые суперкомпьютеры. За последние несколько десятилетий ученые создали новые сверхпроводящие материалы, которые работают при еще более высоких температурах.
В новом исследовании группа исследователей сделала еще один шаг к своей цели, создав сверхпроводящий материал при температуре минус 9 градусов по Фаренгейту (минус 23 градуса по Цельсию) - одной из самых высоких температур, когда-либо наблюдаемых.
Команда исследовала класс материалов под названием сверхпроводящие гидриды, которые, согласно теоретическим расчетам, будут сверхпроводящими при более высоких температурах. Для создания этих материалов они использовали небольшое устройство, называемое ячейкой с алмазной наковальней, которая состоит из двух маленьких алмазов, которые сжимают материалы до чрезвычайно высоких давлений.
Они поместили крошечный - пару микрон в длину - образец мягкого беловатого металла под названием лантан в отверстие, пробитое в тонкую металлическую фольгу, заполненную жидким водородом. Установка была подключена к тонким электрическим проводам. Согласно заявлению, устройство сжимало образец до давления от 150 до 170 гигапаскалей, что более чем в 1,5 миллиона раз превышает давление на уровне моря. Затем они использовали рентгеновские лучи, чтобы исследовать его структуру.
При таком высоком давлении лантан и водород объединяются с образованием гидрида лантана.
Исследователи обнаружили, что при минус 9 F (минус 23 C) гидрид лантана демонстрирует два из трех свойств сверхпроводимости. Материал не показал сопротивления электричеству, и его температура упала при приложении магнитного поля. Они не наблюдали третий критерий - способность изгонять магнитные поля при охлаждении, потому что образец был слишком маленьким, согласно сопровождающему выпуску News and Views в том же номере журнала Nature.
«С научной точки зрения эти результаты позволяют предположить, что мы, возможно, вступаем в переход от открытия сверхпроводников по эмпирическим правилам, интуиции или удаче к руководствуясь конкретными теоретическими предсказаниями», - говорит Джеймс Хэмлин, доцент физики в Университете Флориды, который не был частью исследования, пишет в комментарии.
Действительно, группа сообщила об аналогичных результатах еще в январе в журнале Physical Review Letters. Эти исследователи обнаружили, что гидрид лантана может быть сверхпроводящим при еще более высокой температуре 44 F (7 C), если образец отбирается при более высоких давлениях - около 180-200 гигапаскалей.
Но эта новая группа обнаружила нечто совершенно иное: при таких высоких давлениях температура, при которой материал проявляет сверхпроводимость, резко падает.
Причина расхождения в выводах неясна. «В таких случаях требуется больше экспериментов, данных, независимых исследований», - сказал в прямом эфире Live Science старший автор Михаил Еремец, исследователь химии и физики высокого давления в Институте химии Макса Планка в Германии. «Теперь мы можем только обсуждать».
В настоящее время команда планирует попытаться снизить давление и повысить температуру, необходимую для создания этих сверхпроводящих материалов. Кроме того, исследователи продолжают искать новые соединения, которые могут быть сверхпроводящими при высоких температурах.
Группа опубликовала свои выводы вчера (22 мая) в журнале Nature.
