Физики изобрели рекордный сверхпроводник, который не могли создать более 30 лет

Научный прорыв.

Более 30 лет препятствием в исследованиях сверхпроводимости оставалось значение температуры 133 Кельвина или минус 140 градусов Цельсия. Ни один сверхпроводник не мог проводить электричество без сопротивления при более высокой температуре, оставаясь при этом под обычным давлением.

Теперь физики из Университета Хьюстона и Аргоннской национальной лаборатории (США) побили этот рекорд. Сверхпроводник на основе оксида меди проводил электричество без сопротивления при обычном давлении при температуре 151 Кельвин или минус 122 градуса Цельсия. Исследование опубликовано в журнале PNAS, пишет Interesting Engineering (перевод - «Фокус»).

Сверхпроводники могут перемещать электричество без сопротивления, что позволяет устранять потери энергии в электросетях, а также создавать более мощные магниты и квантовые технологии. Но большинство сверхпроводников работают только при чрезвычайно низких температурах. Лишь некоторые сверхпроводники могут работать близко к комнатной температуре, но им нужно очень высокое давление, а потому они далеки от практического применения. Поэтому ученые ищут способы создать сверхпроводники, которые не требуют экстремального давления, но работают при более высоких температурах.

Ученые взяли сверхпроводник на основе оксида меди Hg-1223, с помощью которого был установлен прошлый рекорд более 30 лет назад. Сверхпроводник подвергли давлению почти в 30 гигапаскалей, что примерно в 300 раз превышает давление на дне океана. В этих условиях температура сверхпроводимости материала значительно повысилась. Вместо того чтобы медленно возвращать материал в нормальное состояние, ученые быстро сбросили давление, поддерживая образец в холодном состоянии.

Этот процесс быстрого охлаждения под давлением зафиксировал материал в метастабильном состоянии и предотвратил полное возвращение структуры к обычному состоянию. В результате сверхпроводимость сохранилась при температуре минус 122 градуса Цельсия даже при обычном давлении.

Физики выяснили, что быстрое снижение давления оставляет после себя многочисленные дефекты в кристаллической структуре сверхпроводника. Они способствовали стабилизации сверхпроводящего состояния. Исследование показало, что материал сохраняет структурную память о среде высокого давления даже после того, как это давление снизилось. Поэтому сверхпроводимость может существовать при более высокой температуре.

Ученые намерены продолжить эксперименты, чтобы попытаться получить сверхпроводники, которые работают при обычном давлении, но при еще более высокой температуре. Если это получится, то путь к сверхпроводникам, работающим при комнатной температуре и обычном давлении будет открыт. Это будет один из главнейших научных прорывов за многие десятилетия.