Физики приблизились к созданию сверхпроводящих проводов
Ученые из ФИАН и МФТИ показали, как меняются свойства сверхпроводников из семейства железосодержащих монокристаллов Ba122 от температуры. Они предложили теоретическое обоснование, объясняющее эти изменения. Понимание полученных зависимостей поможет в разработке новых материалов для сверхпроводящих проводов и лент, а также мощных магнитов.
Результаты работы опубликованы в журнале Solid State Sciences. Железосодержащие сверхпроводники были открыты в 2006 году и до сих пор активно изучаются. Этот класс материалов обладает высокотемпературной сверхпроводимостью. В отличие от обычных сверхпроводников, их свойства определяются нетрадиционным механизмом сверхпроводимости, который объясняется сложным взаимодействием электронов. Ученые считают, что основной вклад вносят антиферромагнитные спиновые флуктуации.
Один из таких материалов — железосодержащий монокристалл BaFe2As2 (Ba122). Он привлекает внимание ученых, во-первых, относительной простотой его выращивания, благодаря чему возможно получать большие и высококачественные монокристаллы этих соединений, а, во-вторых, возможностью изменять свойства этого материала с помощью добавления примесей, например, никеля или прикладывая давление.
«Семейство материалов Ba122 относится к многозонным системам, то есть поверхность Ферми могут пересекать несколько зон. Благодаря этой особенности они могут демонстрировать несколько сверхпроводящих щелей — энергетических зазоров, обеспечивающих нулевое электрическое сопротивление в материале при низких температурах», — сообщил Юрий Алещенко, ведущий научный сотрудник ФИАН.
«Ba122 обладает слоистой кристаллической структурой, в которой слои железа и мышьяка разделены прокладками на основе бария вдоль кристаллографического с-направления. При комнатной температуре Ba122 является парамагнитным металлом с тетрагональной структурой. Однако при частичной замене железа на никель подавляется антиферромагнитный порядок и возникает сверхпроводящее состояние», — рассказал Борис Горшунов, заведующий лабораторией терагерцовой спектроскопии Центра фотоники и двумерных материалов МФТИ.
Физики синтезировали эпитаксиальные пленки Ba(Fe1−xNix)2As2 с различными уровнями допирования никелем Ni: х= 0,035 (недопированные), х = 0,05 (оптимально допированные) и х = 0,08 (передопированные). Затем, пользуясь методами терагерцовой и инфракрасной Фурье-спектроскопии и спектроскопической эллипсометрии, ученые исследовали, как полученные образцы проводят статический и переменный электрический ток и взаимодействуют с электромагнитным излучением. На основе полученных данных они смогли определить важные характеристики сверхпроводящего и нормального состояний этого материала.
«Как в любом новом деле, а особенно если это касается создания нового материала, были свои трудности в получение высококачественных эпитаксиальных тонких пленок Ba(Fe1−xNix)2As2 методом импульсного лазерного осаждения. Даже на сегодняшний день лишь немногие научные группы в мире могут выращивать такие пленки. Первые сообщения о получении оптимально допированных пленок Ba(Fe1−xNix)2As2 появились лишь в 2016 году, значительно позже сообщений о синтезе объемных образцов», — поделился Илья Шипулин, научный сотрудник ФИАН.
Результаты исследований показали, что пленки демонстрируют наличие двух сверхпроводящих энергетических щелей. Физики определили величины этих щелей: 2,85 мэВ и 6,3 мэВ для недодопированной пленки; и 3,7 мэВ и 7,25 мэВ для оптимально допированной пленки. Как показало сравнение этих величин с энергетическими щелями других сверхпроводников семейства Ba122 с аналогичными уровнями электронного допирования Co и Pt, одинаковые количества однотипного допанта оказывают аналогичное влияние на критическую температуру Тс и сверхпроводящие щели в этих материалах. Иными словами, сверхпроводимость рассматриваемых железосодержащих сверхпроводников устойчива к изменению однотипного допанта и не подвержена тонкой настройке.
Было показано, что допирование никелем существенно меняет свойства системы Ba122. В оптимально допированнных и передопированных образцах Ba(Fe1−xNix)2As2 наблюдается квадратичная температурная зависимость удельного сопротивления и скорости рассеяния электронов в нормальном состоянии. Это означает, что при низких температурах электроны ведут себя как в обычных металлах, то есть описываются в рамках ферми-жидкостной модели. В недодопированном образце наблюдается линейная температурная зависимость этих параметров, что характерно для систем со сложным взаимодействием в системе электронов.
Железосодержащие сверхпроводники перспективны для создания сверхпроводящих проводов и лент, поскольку обладают высокими значениями критических токов и критических магнитных полей.
«Мы планируем продолжить исследования селенидов семейства 122 с замещением бария на калий, рубидий и натрий. Эти системы интересны тем, что в них сверхпроводимость сосуществует с магнетизмом, что само по себе является парадоксальным свойством. Исследовать такие материалы очень сложно, так как они нестабильны из-за воздействия атмосферной влаги, поэтому все работы с ними проводят в вакууме или в атмосфере инертных газов», — поделился Юрий Алещенко.
Telegram 
Дзен 
VK Исследователи из МИЭМ ВШЭ и ИПКОН РАН разработали новую математическую модель мониторинга, которая позволяет фиксировать источник опасных подземных вибраций в реальном времени. Технология поможет снизить риск повреждения зданий, дорог и другой инфраструктуры рядом с карьерами и шахтами.
На севере Австралии живет паук с весьма необычными охотничьими повадками. Он возводит «конструкцию», которая работает как древнее метательное оружие. Добыча взлетает над землей, а потом запутывается в паучьей сети. Такая тактика охоты, по-видимому, применяется лишь по отношению к конкретному виду муравьев.
До недавних пор обмеление Каспия после 1991 года списывали на глобальное потепление. Авторы новой научной работы опровергли эту гипотезу: 63 процента падения уровня приходится на некий неизвестный фактор. Причем попытки выяснить его природу вряд ли можно назвать успешными.
Паразитические организмы иногда не учитывают, что сами могут оказаться целью паразита более высокого уровня. Сосредотачивая все свои силы на инфицировании и размножении, они остаются беззащитными перед агрессивным специализированным нахлебником.
Интригующие испытания высотного ракетного двигателя Raptor Vacuum для корабля Starship, верхней ступени сверхракеты Илона Маска, парадоксальны. Его работа на уровне моря уже сама по себе загадка. Ведь, по классическим представлениям, высотные двигатели на уровне моря корректно не работают. А сопло RaptorVAC на наземном стенде извергает реактивную струю без всяких признаков нарушения работы. Как такое может быть?
В нижних и верхних слоях Урана астрономы впервые зарегистрировали угарный газ и циановодород. Новые данные указали на то, что недра планеты могут быть значительно обогащены кислородом. Это открытие поможет разрешить давнюю загадку о том, сформировался ли Уран иначе, чем его ближайший сосед Нептун, или их образование шло по схожему сценарию.
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
В доколумбовых Андах принадлежность к правящему роду определяла доступ к земле, торговле и статусу, поэтому удержать все внутри семьи было вопросом выживания. Ученые выяснили, что элиты долины Чинча решали эту задачу самым прямым способом — заключая браки между родственниками на протяжении как минимум двух поколений.
Вначале Reuters опубликовал статью о взаимоотношениях SpaceX и Пентагона, которую миллиардер --- традиционно для его отношений с этим изданием — назвал фейком. Опровергая ее тезисы, он обнародовал информацию, не представленную ранее публично.
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