Новые доказательства сверхпроводимости при комнатной температуре. Исследователи из Университета Джорджа Вашингтона сделали важный шаг к достижению одной из самых популярных целей в физике — сверхпроводимости при комнатной температуре.

Фото: CC0 Public Domain

Сверхпроводимость — это отсутствие электрического сопротивления, которое наблюдается во многих материалах, когда они охлаждаются ниже критической температуры. До сих пор считалось, что сверхпроводящие материалы должны охлаждаться до очень низких температур (минус 180 градусов по Цельсию или минус 292 градусов по Фаренгейту), что ограничивало их применение. Поскольку электрическое сопротивление делает систему неэффективной, устранение части этого сопротивления за счет использования сверхпроводников при комнатной температуре позволит более эффективно вырабатывать и использовать электричество, улучшать передачу энергии по всему миру и создавать более мощные вычислительные системы.

«Сверхпроводимость — это, пожалуй, один из последних великих рубежей научных открытий, который может выйти за рамки повседневных технологических приложений», — сказала Мэддури Сомаязулу, доцент, исследователь в Школе инженерии и прикладных наук GW. «Сверхпроводимость при комнатной температуре была общеизвестным« святым Граалем », который ждал, чтобы его найти, и достижение его — хотя и при 2 миллионах атмосфер — является изменяющим парадигму моментом в истории науки».

Ключом к этому открытию стало создание металлического, богатого водородом соединения при очень высоком давлении: примерно 2 миллиона атмосфер. Исследователи использовали ячейки с алмазной наковальней, устройства, используемые для создания высоких давлений, чтобы сжать крошечные образцы лантана и водорода. Затем они нагревали образцы и наблюдали значительные изменения в структуре. Это привело к созданию новой структуры, LaH10, которая, как ранее предсказывали исследователи, станет сверхпроводником при высоких температурах.

Поддерживая образец при высоком давлении, команда наблюдала воспроизводимые изменения электрических свойств. Они измерили значительные падения удельного сопротивления, когда образец охладился ниже 260 К (минус 13 С или 8 F) при давлении 180-200 ГПа, что свидетельствует о сверхпроводимости при температуре, близкой к комнатной. В последующих экспериментах исследователи увидели, что переход происходит даже при более высоких температурах, вплоть до 280 К. На протяжении экспериментов исследователи также использовали дифракцию рентгеновских лучей, чтобы наблюдать то же явление. Это было сделано с помощью линии синхротронного излучения усовершенствованного источника фотонов в Аргоннской национальной лаборатории в Аргонне, штат Иллинойс.

«Мы верим, что это начало новой эры сверхпроводимости», — сказал Рассел Хемли, профессор исследовательской работы в Школе инженерии и прикладных наук GW. «Мы исследовали только одну химическую систему — редкоземельный La и водород. В этой системе есть дополнительные структуры, но, что более важно, есть много других богатых водородом материалов, подобных этим, с различным химическим составом для исследования. Мы уверены, что многие другие гидриды — или супергидриды — будут найдены с еще более высокими температурами перехода под давлением».

По материалам phys.org