Новые суперпроводники – Новые тайны

Исследователям университета им.Джона Хопкинса (США) и  их коллегам из Китайского научно-технологического университета удалось раскрыть некоторые тайны недавно открытого сверхпроводника. Предполагают, что новый высокотемпературный сверхпроводник на основе железа будет широко применяться в промышленности, медицине, в области получения и передачи электроэнергии.

Команда учёных под руководством профессора физики и директора инженерного центра по исследованию материалов из университета им. Джона Хопкинса Ча Линг Чина (Chia Ling Chien) придумали, как можно объяснить необходимость новых теоретических моделей для характеристики качеств нового сверхпроводника на железной основе. По словам исследователей, эти модели позволят создать сверхпроводники, которые будут работать при комнатной температуре. Научная статья напечатана в престижном журнале “Nature”.

«Нам кажется, что новые сверхпроводники на основе железа открывают новую страницу в ещё неизвестной нам физике, которая полна тайн и надежды на то, что ключ к разгадке сверхпроводимости при комнатной температуре будет найден», – говорит Ч.Чин.

Сверхпроводниками называются материалы, в которых электрический ток течёт беспрепятственно (другими словами, электроэнергия не превращается в тепло). Это означает, что электрический ток, начав двигаться по сверхпроводящей цепи, мог бы течь вечно даже без помощи  каких бы то ни было внешних источников. Явление сверхпроводимости используется в приборах, действующих по принципу магнитного резонанса, на базовых станциях мобильных телефонов, в магнитных подушках скорых поездов.

К сожалению, большинство современных сверхпроводимых материалов работают только при достаточно низких температурах, поэтому для их охлаждения нужно дорогостоящее оборудование. Учёным необходимо решить серьёзную проблему: найти такие сверхпроводники, которые будут работать при более привычных температурах.

«Если сверхпроводники будут работать при комнатной температуре, проблема мирового энергетического кризиса будет решена»,- утверждает профессор университета Дж.Хопкинса исследователь Тингийонг Чен (Tingyong Chen).

По словам Чена, у атомов металлов есть свободные электроны, способные обеспечить электрический ток. Но для того, чтобы проявилась сверхпроводимость необходимо, чтобы два электрона противоположной направленности составили пару. Энергетическая полоса сверхпроводимости (равная энергии, которая необходима для создания такой пары электронов) определяет силу состояния сверхпроводимости. При низких температурах эта полоса наиболее широкая и практически исчезает, когда температура достигает границы образования сверхпроводимости.

«Эта полоса – её структура и зависимость от температуры – позволяет заглянуть в «душу» сверхпроводника. Именно это мы и выявили в своём эксперименте», – утверждает Ч.Чин.

Команда учёных измерила эту энергетическую полосу и изучила её зависимость от температуры. Выяснилось, что механизмы образования пар сверхпроводников на основе железа и обычных высокотемпературных сверхпроводников на основе меди отличаются друг от друга. Больше всего исследователей удивило то, что полученные результаты совершенно не сочетаются с новыми теориями в области «горячей» физики.

«Подытожив результаты этого открытия становится ясным, что нам надо пересмотреть старые модели теорий и начать создавать новые. Можно предположить, что новые сверхпроводники на основе  железа ещё долго не дадут нам, физикам, расслабиться»,- единодушно заявляют исследователи.