Рекорд в сверхпроводимости поднимает новую волну изучения этого явления в физике

в 9:36, , рубрики: Песочница, метки:

Перевод статьи «Superconductivity Record Sparks Wave Of Follow Up Physics» с сайта nature.com.

Исследователи стремятся воспроизвести и понять знаковый результат

Рекорд в сверхпроводимости поднимает новую волну изучения этого явления в физике - 1

Низкая температура сверхпроводимости может быть использована для левитации объектов, но исследователи мечтают о версиях сегодняшних устройств для комнатных температур.

Сероводород — соединение отвечает за запах тухлых яиц — проводит электричество с нулевым сопротивлением на рекордно высокой температуре 203 градусов Кельвина (-70 °С), сообщается в статье, опубликованной сегодня в журнале Nature.

Первые результаты работы, которая представляет собой исторический шаг к поиску комнатной температуры сверхпроводника, были выпущены на препринт сервера Arxiv.org в декабре и последовали далее в июне. Они уже вызвали волну волнения в научном сообществе.

Сверхпроводник, который работает при комнатной температуре сделает повседневное производство и передачу электроэнергии значительно более эффективным, а также дает массивный толчок к текущим использованию сверхпроводимости, например, огромных магнитов, используемых в медицинских машинах визуализации.

В сопроводительной статье News & Views на сайте Nature, Игорь Мазин из военно-морской научно-исследовательской лаборатории в Вашингтоне описывает открытие сульфида водорода в качестве «святого Грааля сверхпроводников». Физик Вентилятор Чжан из университета Техаса в Далласе соглашается, говоря, что находка «историческая» и что ее влияние будет «далеко идущее».

Полученные результаты — это работа Михаила Ереметца, Александра Дроздова и их коллег в Институте Макса Планка по химии в Майнце, Германия. Их находка в том, что когда они поместили образцы исследования сероводорода под чрезвычайно высокое давление — около 1,5 млн атмосфер (150 ГПа) — а потом охладили их ниже 203 К, образцы показали классические признаки сверхпроводимости: нулевое электрическое сопротивление и явление, известное как Мейснер эффект. Эффект Мейснера происходит, когда сверхпроводящий материал помещают во внешнее магнитное поле, то поля внутри образца не появляется, как это бывает у обычных материалов.

Не экзотический

По Кристоф Heil в Технологическом университете Граца в Австрии, другие ученые интенсивно заинтересованы в результате, потому что он был достигнут без использования экзотических материалов, таких как медь-содержащих соединений, называемых «купраты», которым до сих пор принадлежал рекорд по высоким температурам сверхпроводимости (133 К (-140 °C) при атмосферном давлении и 164 К (-109 °C) при высоком давлении). Он говорит, что сероводород под давлением, похож на «обычные» сверхпроводники, в которых колебания в пределах кристаллической решетки материала приводит электроны к формированию «куперовских пар», которые могут течь через кристалл без сопротивления.

В расчетах, представленных в апреле Маттео Степной из Пьер и Мари Кюри университет в Париже и его коллеги обнаружили, что результаты на сероводороде найденные в Майнце можно объяснить с помощью модифицированной версии традиционной теории низкотемпературной сверхпроводимости, основанной на колебаниях решетки. Что удивительно, так как многие ученые предполагали, что для сверхпроводимости при температурах более чем несколько десятков градусов Кельвина потребуются экзотические материалы, которые не проявляют обычную сверхпроводимость.

Для других материалов, такие теоретические анализы являются излишними, пока результат Ереметца и его коллег не подтвердится экспериментально независимыми командами. Несколько таких команд уже работают в данном направлении, включая Кацуя Симидзу из университета Осаки в Японии и его коллег, которые наблюдали потерю сопротивления в сероводороде под давлением, но до сих пор не обнаружили эффекта Мейснера. Между тем, еще четыре другие группы связались с новостной командой журнала Nature — три в Китае и одна в США — чтобы подтвердить либо электрические, либо магнитные эффекты.

Если Ереметц и его коллеги правы, то другие соединения водорода могут быть хорошими кандидатами для высокотемпературной сверхпроводимости тоже. Например, другие исследователи опубликовали теоретические статьи на arXiv.org, предлагая использовать пару соединений водорода с платиной, калием, селеном или теллуром, вместо серы.

Принимая немного другой подход, Чжан в Далласе и Югуй Яо из Пекинского института технологии в Китае прогнозируют, что замена на 7,5% атомов серы в сероводороде с фосфором и повышая давление до 2,5 миллионов атмосфер (250 ГПа) сможет повысить сверхпроводящую температуру перехода на всем пути к 280 K, что выше точки замерзания воды (которая, как известно 273 K).

Автор: устаршой по званию

Источник

Поделиться новостью

* - обязательные к заполнению поля