Сверхпроводимость: китайцы побили температурный рекорд
Ученые из физического института Китайской академии наук в Пекине обнаружили весьма странное поведение высокотемпературного сверхпроводника и заодно поставили температурный рекорд для сверхпроводников на основе селенида железа.
Как известно, большинство сверхпроводников теряют электрическое сопротивление при температурах, близких к абсолютному нулю, однако в восьмидесятых годах прошлого столетия физики с удивлением обнаружили, что некоторые из этих материалов сверхпроводят при куда более высоких температурах – иногда до 70 К. Если механизм обыкновенной сверхпроводимости давно известен и хорошо изучен, высокотемпературная сверхпроводимость до сих пор остается загадкой, над которой бьются лаборатории многих стран.
Изучая влияние внешнего давления на сверхпроводящие свойства селенида железа, исследователи поместили образец между двумя алмазными наковальнями и стали сжимать его, увеличивая давление. В обычном состоянии селенид железа теряет сверхпроводящие свойства при температурах выше 30 К. Ученые ожидали, что внешнее давление, изменив расстояния между узлами кристаллической решетки материала, в какой-то момент изменит ее структуру и она потеряет сверхпроводящие свойства. Так и случилось. Обрыв сверхпроводимости произошел при давлении в 10 гигапаскалей. Однако когда давление было повышено до 11,5 гигапаскалей, сверхпроводимость неожиданно появилась вновь. Больше того, эффект нулевого сопротивления сохранялся до рекордных для селенида железа температур в 48 К.
Почему происходит такое возрождение сверхпроводимости, никто не понимает. Субир Сахдев из Гарвардского университета (он не принимал участия в исследовании) считает, что это как-то связано с "раздвоением личности" селенида железа, обнаруженном в других экспериментах. У этого материала есть высокомагнитные области с большим количеством упорядоченных вакансий (незаполненных атомами узлов кристаллической решетки), и есть области без вакансий, в которых и наблюдается эффект сверхпроводимости. Возможно, считает Сахдев, при высоких внешних давлениях магнитные области выталкиваются, и их место занимают сверхпроводящие.
Однако даже он считает, что если до сих пор о высокотемпературной сверхпроводимости было известно немного, то теперь стало известно еще меньше.
Китайская группа надеется понять, как меняется структура сверхпроводника под давлением, исследовав ее методом нейтронного рассеяния. Они также планируют "настроить" структуру своего сверхпроводника таким образом, чтобы получить температуру перехода в не в 48, а в 77 К – давняя мечта всех физиков твердого тела, поскольку это уже температура жидкого азота, который и хранить, и получать намного дешевле, чем гелий.
Как известно, большинство сверхпроводников теряют электрическое сопротивление при температурах, близких к абсолютному нулю, однако в восьмидесятых годах прошлого столетия физики с удивлением обнаружили, что некоторые из этих материалов сверхпроводят при куда более высоких температурах – иногда до 70 К. Если механизм обыкновенной сверхпроводимости давно известен и хорошо изучен, высокотемпературная сверхпроводимость до сих пор остается загадкой, над которой бьются лаборатории многих стран.
Изучая влияние внешнего давления на сверхпроводящие свойства селенида железа, исследователи поместили образец между двумя алмазными наковальнями и стали сжимать его, увеличивая давление. В обычном состоянии селенид железа теряет сверхпроводящие свойства при температурах выше 30 К. Ученые ожидали, что внешнее давление, изменив расстояния между узлами кристаллической решетки материала, в какой-то момент изменит ее структуру и она потеряет сверхпроводящие свойства. Так и случилось. Обрыв сверхпроводимости произошел при давлении в 10 гигапаскалей. Однако когда давление было повышено до 11,5 гигапаскалей, сверхпроводимость неожиданно появилась вновь. Больше того, эффект нулевого сопротивления сохранялся до рекордных для селенида железа температур в 48 К.
Почему происходит такое возрождение сверхпроводимости, никто не понимает. Субир Сахдев из Гарвардского университета (он не принимал участия в исследовании) считает, что это как-то связано с "раздвоением личности" селенида железа, обнаруженном в других экспериментах. У этого материала есть высокомагнитные области с большим количеством упорядоченных вакансий (незаполненных атомами узлов кристаллической решетки), и есть области без вакансий, в которых и наблюдается эффект сверхпроводимости. Возможно, считает Сахдев, при высоких внешних давлениях магнитные области выталкиваются, и их место занимают сверхпроводящие.
Однако даже он считает, что если до сих пор о высокотемпературной сверхпроводимости было известно немного, то теперь стало известно еще меньше.
Китайская группа надеется понять, как меняется структура сверхпроводника под давлением, исследовав ее методом нейтронного рассеяния. Они также планируют "настроить" структуру своего сверхпроводника таким образом, чтобы получить температуру перехода в не в 48, а в 77 К – давняя мечта всех физиков твердого тела, поскольку это уже температура жидкого азота, который и хранить, и получать намного дешевле, чем гелий.
Ещё новости по теме:
18:20