Прорыв в физике. Учёные установили новый температурный рекорд для сверхпроводников
Группа физиков из Хьюстонского университета установила свой новый рекорд в области сверхпроводимости, достигнув самой высокой температуры функционирования материала при нормальном атмосферном давлении.
До сих пор практическое применение сверхпроводников, способных проводить электрический ток без какого-либо сопротивления, ограничивалось необходимостью сверхнизких температур или колоссального давления. Новое достижение позволило поднять температурный порог при нормальном давлении почти на 20 градусов Цельсия — до отметки -122,15 °C.
Объектом исследования стал известный с 1993 года купратный сверхпроводник на основе оксидов меди, ртути, бария и кальция, известный как Hg1223. Предыдущий температурный максимум для этого соединения при атмосферном давлении составлял -140,15 °C. Чтобы улучшить этот результат, авторы исследования применили метод закалки под давлением. Материал сначала спрессовали в алмазном наковальне под экстремальным давлением до 30 гигапаскалей, что почти в 300 000 раз превышает давление на уровне моря.
Главная инновация заключалась в мгновенном сбросе этого давления. Благодаря быстрой разгрузке материал перешел в метастабильное состояние. Подобно тому, как алмазы сохраняют свою структуру после извлечения из недр Земли, купратное соединение сохранило уникальные квантовые свойства. Быстрое снятие давления спровоцировало появление микроскопических дефектов в кристаллической решетке, которые и обеспечили сохранение сверхпроводящего состояния при значительно более высокой температуре и нормальном давлении.
Свойства полученного образца подтвердили с помощью мощного рентгеновского лазера Advanced Photon Source в Аргоннской национальной лаборатории. Физики отмечают, что существуют материалы (например, декагидрид лантана), способные оставаться сверхпроводниками даже при температуре -13,15 °C, однако они требуют недостижимого в настоящее время в повседневной жизни давления в 190 гигапаскалей.
Новое открытие является важным шагом на пути к созданию практических материалов, способных работать в повседневных условиях. В перспективе это может кардинально изменить сферы масштабного хранения и передачи энергии, ускорить зарядку электромобилей и развитие технологий магнитной левитации.
Результаты исследования опубликованы в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.