Науковий прорив: фізики створили рекордний надпровідник, який не вдавалося створити понад 30 років

Понад 30 років перешкодою в дослідженнях надпровідності залишалася температура 133 кельвіна або мінус 140 градусів Цельсія. Жоден надпровідник не міг проводити електрику без опору при вищій температурі, залишаючись при цьому під звичайним тиском. Тепер фізики з Університету Х’юстона та Аргоннської національної лабораторії (США) побили цей рекорд. Надпровідник на основі оксиду міді проводив електрику без опору за звичайного тиску при температурі 151 кельвін або мінус 122 градуси Цельсія. Дослідження опубліковано в журналі PNAS, пише Interesting Engineering.

Надпровідники можуть передавати електрику без опору, що дозволяє усунути втрати енергії в електромережах, а також створювати більш потужні магніти та квантові технології. Однак більшість надпровідників працюють лише за надзвичайно низьких температур. Лише деякі надпровідники можуть працювати при температурі, близькій до кімнатної, але для цього їм потрібен дуже високий тиск, а тому вони далекі від практичного застосування. Тому вчені шукають способи створити надпровідники, які не потребують екстремального тиску, але працюють при вищих температурах.

Вчені взяли надпровідник на основі оксиду міді Hg-1223, за допомогою якого понад 30 років тому було встановлено попередній рекорд. Надпровідник піддали тиску майже в 30 гігапаскалів, що приблизно в 300 разів перевищує тиск на дні океану. У цих умовах температура надпровідності матеріалу значно підвищилася. Замість того, щоб повільно повертати матеріал до нормального стану, вчені швидко знизили тиск, підтримуючи зразок у холодному стані.

Цей процес швидкого охолодження під тиском зафіксував матеріал у метастабільному стані та запобіг повному поверненню структури до звичайного стану. У результаті надпровідність збереглася при температурі мінус 122 градуси Цельсія навіть за звичайного тиску.

Фізики з’ясували, що швидке зниження тиску залишає після себе численні дефекти в кристалічній структурі надпровідника. Вони сприяли стабілізації надпровідного стану. Дослідження показало, що матеріал зберігає структурну пам’ять про середовище високого тиску навіть після того, як цей тиск знизився. Тому надпровідність може існувати при вищій температурі.

Вчені мають намір продовжити експерименти, щоб спробувати отримати надпровідники, які працюють за звичайного тиску, але при ще вищій температурі. Якщо це вдасться, то шлях до надпровідників, що працюють при кімнатній температурі та звичайному тиску, буде відкрито. Це стане одним із найважливіших наукових проривів за багато десятиліть.

Інші новини науки

• Вже понад 30 років існує гіпотеза, згідно з якою вода складається з двох різних рідин. Тепер фізики знайшли цьому підтвердження.
• Майбутня база NASA може з’явитися на поверхні планети з найбільшою кількістю кратерів у Сонячній системі та атмосферою, що містить кисень.