Физики нашли способ повысить температуру сверхпроводимости
Команда исследователей с участием сотрудников МИЭМ ВШЭ показала, что дефекты в материале могут не снижать, а, наоборот, усиливать сверхпроводимость. Это возможно благодаря взаимодействию дефектных и более чистых областей, которое образует «квантовый клей» — однородную компоненту, связывающую разрозненные сверхпроводящие участки в единую сеть. Расчеты подтвердили, что такой механизм может помочь в создании сверхпроводников, работающих при более высоких температурах.
Исследование опубликовано в журнале Communications Physics. Сверхпроводимость — это состояние, при котором электрический ток проходит через материал без сопротивления и не теряет энергию в виде тепла. В обычных проводниках электроны движутся по отдельности и теряют часть энергии на столкновениях с атомами и примесями. В сверхпроводниках же электроны объединяются в куперовские пары и начинают двигаться согласованно, что позволяет току течь без потерь. Благодаря этому свойству сверхпроводники могут использоваться для создания мощных магнитов, медицинских томографов и ускорителей частиц, а также для разработки новых типов вычислительных устройств.
Проблема в том, что сверхпроводимость обычно возникает только при низких температурах и легко разрушается из-за примесей и дефектов в материале. Они дробят сверхпроводимость на отдельные островки, которые не соединяются между собой. Однако именно в таких областях куперовские пары могут формироваться при более высокой температуре. Возникает противоречие: беспорядок в структуре материала способен усиливать сверхпроводимость локально, но мешает ей проявиться во всем образце.
Команда исследователей из НИУ ВШЭ, Московского центра перспективных исследований и Университета Пернамбуку показала, что проблему можно решить, если объединить дефектную (грязную) и чистую подсистемы. Они исследовали двухзонную модель, где одна подсистема сильно неупорядоченна и в ней сверхпроводимость возникает при более высокой температуре, но на отдельных участках, а другая остается чистой: сверхпроводимость в ней слабее, зато обеспечивает связность. При их объединении появляется компонента, действующая как «квантовый клей»: она связывает изолированные островки и позволяет току проходить через весь образец при повышенной температуре.
«Наши расчеты показывают, что при правильном соединении дефектных и чистых областей материал получает и высокую температуру сверхпроводимости, и способность пропускать ток без сопротивления. Обычно беспорядок разрушает этот эффект, но мы увидели обратное: дефекты могут стать ресурсом, который помогает создавать более устойчивые и высокотемпературные сверхпроводники», — поясняет один из авторов исследования, профессор МИЭМ ВШЭ Алексей Вагов.
Расчеты подтвердили, что подход работает при разных типах беспорядка — от случайных примесей до специально созданных сверхрешеток. Наибольший интерес он представляет для многослойных материалов, где можно чередовать чистые и грязные слои, для соединений на основе магния и бора (MgB₂), в которых одна электронная зона усиливает локальную сверхпроводимость, а другая обеспечивает прохождение тока, а также для веществ с плоскими электронными зонами, где электронам проще объединяться в пары. Перспективными считаются и системы на основе графена и графита, где формируются регулярные сверхструктуры, изменяющие электронные свойства и создающие условия для более сильной сверхпроводимости. В будущем это может помочь создавать материалы, в которых дефекты и примеси не мешают, а, наоборот, усиливают сверхпроводимость.
Работа выполнена при поддержке Российского научного фонда и Программы фундаментальных исследований НИУ ВШЭ с использованием суперкомпьютерных ресурсов университета.
Telegram 
Дзен 
VK Мужчина, отправившийся на утреннюю прогулку на юго-западе Норвегии, случайно сделал крайне редкую и ценную находку — золотое украшение для ножен меча в виде переплетенных между собой змееподобных существ. По мнению ученых, в VI веке нашей эры этот артефакт специально поместили в трещину в скале в качестве подношения богам во времена голода и социальных потрясений.
Астрономы впервые использовали гравитационные волны, чтобы косвенно оценить параметры одного из ключевых процессов термоядерного горения в массивных светилах. Именно от него зависит, какие звезды взрываются, какие превращаются в черные дыры и как во Вселенной появляются углерод и кислород — элементы, без которых не было бы ни планет, ни жизни.
Нейробиологи СПбГУ продемонстрировали, что активация рецептора следовых аминов TAAR1 эффективно подавляет агрессивное поведение, вызванное полным отсутствием серотонина в мозге. В дальнейшем этот результат поможет в разработке лекарственных препаратов, направленных на коррекцию патологических форм агрессии, возникающих при посттравматическом стрессовом расстройстве (ПТСР) и шизофрении.
Канадские исследователи идентифицировали останки четырех членов пропавшей полярной экспедиции Джона Франклина 1845 года, сравнив их ДНК с генетическим материалом современных потомков. Открытие решило полуторавековую загадку с переодетым матросом и помогло восстановить маршрут отступления экипажа по льдам. Выяснилось, что при эвакуации моряки разделились по кораблям, после чего бросили ослабевших товарищей в спасательных шлюпках.
Генетика интеллекта сложна и связана с разными психоневрологическими состояниями. Оказалось, то, что повышает эрудицию, может ухудшать способность решать творческие задачи, — и наоборот. Причем паттерны этих связей уникальны для каждого диагноза.
Мужчина, отправившийся на утреннюю прогулку на юго-западе Норвегии, случайно сделал крайне редкую и ценную находку — золотое украшение для ножен меча в виде переплетенных между собой змееподобных существ. По мнению ученых, в VI веке нашей эры этот артефакт специально поместили в трещину в скале в качестве подношения богам во времена голода и социальных потрясений.
В последнее время пуски с российских северных космодромов осуществляют без предварительного уведомления, чего не было в прошлом. Вероятно, дело в недавно упомянутых главой «Роскосмоса» атаках на Плесецк во время пуска. Сегодняшний запуск обеспечил вывод на орбиту космических аппаратов военного назначения.
Когда международная экспедиционная группа, исследующая море Уэдделла в Антарктиде на борту ледокола «Поларштерн», попыталась укрыться от шторма, ученые и экипаж судна удивились внезапному появлению острова, не обозначенного ни на одной морской карте.
Химические связи в материале, из которого сделана электроника, разрываются не из-за накопительного износа от протекания тока через них, а из-за электронов с конкретной энергией.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно