С момента своего открытия более века назад сверхпроводимость стала играть важную роль во многих современных технологиях, от поездов на магнитной подвеске до МРТ-сканеров. Однако ее полезность была ограничена необходимостью наличия чрезвычайно низких рабочих температур. Недавно ученые заявили о крупном прорыве в этой области, создав, по их словам, первый материал, способный к сверхпроводимости при комнатной температуре.
Первый сверхпроводник, работающий при комнатной температуре

Ученые объявили о создании первого сверхпроводника, активного при комнатных температурах — но все оказалось не так просто…

Работа, которую возглавил Ранга Диас из Университета Рочестера, направлена ​​на преодоление одного из основных препятствий на пути повсеместного использования сверхпроводящих материалов. Такие материалы не обладают электрическим сопротивлением и излучают магнитное поле, но, поскольку они обычно работают только при температурах ниже -140 ° C, для их обслуживания требуется дорогостоящее оборудование.

«Из-за пределов низких температур материалы с такими необычными свойствами так и не изменили мир, как многие представляли себе. Однако наше открытие разрушит эти барьеры и откроет дверь для многих потенциальных приложений сверхпроводников», — уверяет Диас.

Диас описывает сверхпроводимость при комнатной температуре как «святой Грааль» физики конденсированного состояния, и в исследовании, опубликованном на этой неделе, его команда сделала значительный шаг к этой цели. Ученые потратили годы на эксперименты с различными материалам, такими как оксиды меди и химические вещества на основе железа. Но в итоге Диас и его команда добились успеха именно с одним из самых широко распространенных веществ — водородом.

«Чтобы получить высокотемпературный сверхпроводник, вам нужны более прочные связи и легкие элементы», — рассказал ученый. «Это два основных критерия. Водород — самый легкий материал, но водородная связь — одна из самых прочных «.

Одним из недостатков этого подхода является то, что чистый водород может быть преобразован в металлическое состояние только при чрезвычайно высоких давлениях. Поэтому команда обратилась к альтернативным материалам, которые богаты водородом, но сохраняют желаемые сверхпроводящие свойства и могут быть металлизированы при гораздо более низких давлениях.

Формула успеха включает смесь водорода, углерода и серы, которая была использована для синтеза углеродсодержащего гидрида серы органического происхождения в исследовательской камере высокого давления, называемом ячейкой с алмазной наковальней. Этот углеродистый гидрид серы продемонстрировал сверхпроводимость при температуре около 14,5 ° C и давлении около 268 895 Мпа.

«Сегодня мы живем в обществе полупроводников, но с помощью такого рода технологий можно достичь уровня сверхпроводников, где вам больше никогда не понадобятся такие вещи, как батареи», — уверяет Ашкан Саламат из Университета Невады в Лас-Вегасе, соавтор исследования.

Некоторые из применений для этого типа материала включают, к примеру, более эффективные электрические сети, передающие энергию без больших потерь, вызванных сопротивлением в современных проводах, а также более мощные поезда на магнитной подвеске или другие футуристические виды транспорта.

Однако, прежде чем что-либо из этого произойдет, команда будет работать над решением главной проблемы: огромным давлением, необходимым для создания материала внутри ячейки алмазной наковальни. Исследователи говорят, что разработка способа создания сверхпроводящего материала при гораздо более низких давлениях будет ключом к производству его в полезных количествах по разумной цене.