Физики побили рекорд высокотемпературной сверхпроводимости при нормальном давлении

Физики установили рекорд высокотемпературной сверхпроводимости при атмосферном давлении, побив достижение, которое длилось несколько десятилетий. О том, как они этого добились, они рассказали на страницах журнала Proceedings of the National Academy of Sciences.

Исследователи из Техасского центра сверхпроводимости (TcSUH) и физического факультета Хьюстонского университета довели температуру перехода Tc до 151 Кельвина (около −122°C). Для нормального давления это максимум со времени открытия сверхпроводимости в 1911 году.

"При передаче электроэнергии по сетям теряется около 8%. Сохранение этой энергии позволит сэкономить миллиарды долларов, не говоря уже о сокращении затрат на рабочую силу и снижении нагрузки на окружающую среду", - объясняет профессор Пол Чин-Ву Чу, основатель TcSUH и старший автор статьи.

Сверхпроводники позволяют электричеству течь без сопротивления, что делает их ценными для модернизации энергетических сетей, создания передовых систем медицинской визуализации, реализации технологий управляемого термоядерного синтеза и разработки более быстрой электроники. Однако сверхпроводимость требует охлаждения до чрезвычайно низких температур.

«Как только у нас появится материал, который работает при атмосферном давлении, он становится гораздо более доступным для изучения: ученые могут использовать всю мощь современных хорошо развитых приборов для его изучения и разработки технологий для работы в нормальных условиях», — говорит ведущий исследователь TcSUH Лянцзы Дэн, первый автор статьи.

В 1987 году Чу и его коллеги получили оксид иттрия, бария, меди YBCO, материал, который становится сверхпроводящим при -180°C. Это открытие положило начало мировой гонке по созданию высокотемпературных сверхпроводников.

Вскоре после этого, в 1993 году, была открыта ртутно-меднооксидная керамика Hg1223 с Тс -140°С, и этот уровень остается непревзойденным до сих пор.

Прогресс стал возможен благодаря «закалке под давлением» — новому подходу к сверхпроводникам, хотя он уже давно используется в других областях, таких как производство искусственных алмазов. Суть метода заключается в следующем: сначала материал подвергают интенсивному сжатию для повышения его сверхпроводящих свойств. Затем образец сильно охлаждают, не снимая усилий, и по достижении определенной температуры резко сбрасывают давление, «закрепляя» улучшенные сверхпроводящие свойства. Используя этот метод, ученые смогли поддерживать повышенную температуру даже после снятия давления, а это означает, что материал остается стабильным в нормальных условиях.

"Другие исследователи показали, что можно достичь сверхпроводимости при комнатной температуре под давлением. Наш метод демонстрирует, что это состояние можно поддерживать без поддержания давления", — доволен Чу.

Хотя основной целью остается сверхпроводимость при комнатной температуре (около 300 К) и атмосферном давлении, новый рекорд является важным шагом вперед и значимым событием в мире физики сверхпроводников.

"Это открытие имеет огромный потенциал. Мы уверены, что если достаточное количество ученых будет работать в этой области и дать им время, мы сможем полностью реализовать этот потенциал", - заключил профессор.