Монокристаллы превратили в «интерфейсный» сверхпроводник — Naked Science
01.11.2016
6 минут
Редакция
108

Монокристаллы превратили в «интерфейсный» сверхпроводник

Американские ученые экспериментально доказали возможность управления сверхпроводимостью на границе раздела в несверхпроводящем материале при атмосферном давлении. Результаты работы опубликованы в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

79d51f4d7e4d54d54b55519c3b462d00

Сверхпроводники — материалы (обычно медь- и железосодержащие) с нулевым электрическим сопротивлением. В существующих приложениях, например магнитно-резонансной томографии (МРТ) и маглевах, сверхпроводимость достигается путем охлаждения сплава до примерно -269 градусов Цельсия и его обработки под высоким давлением. Такая технология является дорогой и энергоемкой, что ограничивает коммерческое распространение сверхпроводников. Поэтому ученые ищут способы приблизить критические температуры (Tcs) сверхпроводников к комнатной, а давление — к атмосферному.

 

Один из способов заключается в том, чтобы искусственно создать сверхпроводимость на границе раздела, или интерфейсе, несверхпроводящего регулярного материала. Эта модель была предложена еще в 1973 году, но до сих пор не подтверждена экспериментально. Индуцировать сверхпроводимость на границе раздела удавалось только в системах из двух различных несверхпроводящих, двух сверхпроводящих или одного сверхпроводящего и одного несверхпроводящего материала.

 

В своем эксперименте ученые из Хьюстонского университета использовали арсенид железа кальция (CaFe2As2 (Ca122)) с кристаллической структурой типа ThCr2Si2. Прежние работы показали, что монокристаллы Ca122 могут стать сверхпроводящими при -224 градусах Цельсия и атмосферном давлении в результате допирования — частичного замещения кальция на редкоземельные элементы, например лантан или празеодим. Предполагалось, что сверхпроводимость в этом случае — именно результат спонтанно возникающих границ раздела. Для проверки гипотезы авторы помещали недопированные монокристаллы CaFe2As2 в кварцевую ампулу и подвергали их отжигу при температуре 350 градусов Цельсия. Спустя 7,5, 11, 14,5, 18, 28 и 50 часов они изучали структуру, магнитную восприимчивость и удельное сопротивление материала.

 

Период сверхпроводимости Ca122 и динамика фаз между фазовыми переходами. Температура указана в кельвинах. / © Kui Zhao et al., PNAS, 2016

 

Результаты показали, что сверхпроводимость возникает в определенном временном интервале — между четырьмя и 16 часами с пиком через 7,5 часа. При этом она стала результатом встречи двух различных (несверхпроводящих) фаз: немагнитной металлической (cT) и антиферромагнитной (O) между фазовыми переходами (PI, PII). Динамика показателей коррелировала с критической температурой (около -248 градусов Цельсия). По словам ученых, полученные данные являются прямым доказательством сверхпроводимости, возникающей в результате пересечения фаз в Ca122, и гипотезы о границе раздела в целом.

 

Следующим шагом станет улучшение границы разделов других высокотемпературных сверхпроводников, отметили авторы. Возможность адаптировать такие материалы к нормальным средовым условиям позволит снизить стоимость технологии. Помимо медицины и транспорта, высокотемпературные сверхпроводники также могут использоваться для более эффективного электроснабжения жилого фонда, поскольку не теряют электроэнергию при передаче.

Позавчера, 15:12
1 минута
Илья Ведмеденко

В Соединенных Штатах провели церемонию спуска на воду USS Cooperstown (LCS 23) — корабля прибрежной зоны Littoral Combat Ship типа Freedom. В скором времени он пополнит состав ВМС США.

Позавчера, 09:37
7 минут
Сергей Васильев

Магнитосфера Земли была достаточно сильной еще до того, как у планеты появилось внутреннее ядро и заработал механизм «геомагнитного динамо»: похоже, на первых этапах ее подпитывал совершенно другой механизм.

Позавчера, 14:50
34 минуты
Александр Березин

SpaceX рассчитывает к 2050 году создать на Марсе колонию на миллион человек. Звучит абсурдно: осталось всего 30 лет, а до первого полета на Марс еще многие годы. Некоторые ученые, включая российских, считают планы Маска «фантазией» и «пропагандой». Тем не менее сама по себе постройка миллионной колонии на Красной планете вполне реальна. Разберемся, почему и отчего в это так трудно поверить остальному миру.

18 января
26 минут
Александр Березин

Многие считают зимнее купание «церковным обычаем». Однако на деле Церковь всегда выступала против него, считая нехристианским, и вредным для здоровья. При всей внешней разумности этой позиции, на самом деле, такие купания могут быть даже полезны — но не для всех. Выясняем, как именно и почему.

17 января
7 минут
ТГУ

Старший научный сотрудник лаборатории «Гербарий» БИ ТГУ Вера Костикова совместно с новосибирскими коллегами выявила ценные лекарственные свойства у спиреи – кустарника, используемого в озеленении городов и дачных участков. Фитохимическое исследование показало, что растение обладает противовирусной и антиоксидантной активностью, что делает его перспективным для использования в медицине.

19 января
23 минуты
Редакция

Возраст планеты, на которой мы живем, – примерно 4,54 миллиарда лет. И большую часть этого времени она была совершенно не похожа на ту Землю, которую мы знаем. Даже самые экзотические планеты за пределами Солнечной системы, возможно, не столь интересны, как наша родная в некоторые моменты ее истории. Наденем скафандр, сядем в машину времени – и представим себя инопланетными путешественниками, посетившими нашу систему в ее ранние времена.

16 января
5 минут
Илья Ведмеденко

Исследователей в очередной раз удивили привычки кошек: как оказалось, они не прочь питаться одним человеческим трупом на протяжении месяца, несмотря на наличие других тел.

18 января
26 минут
Александр Березин

Многие считают зимнее купание «церковным обычаем». Однако на деле Церковь всегда выступала против него, считая нехристианским, и вредным для здоровья. При всей внешней разумности этой позиции, на самом деле, такие купания могут быть даже полезны — но не для всех. Выясняем, как именно и почему.

7 января
44 минуты
Александр Березин

Вашингтон и Тегеран близки к войне как никогда за последние годы. Но, скорее всего, США не пойдут дальше ограниченных ударов. Слишком уж неприятные последствия имели предшествующие силовые операции Штатов в Иране. Попробуем разобраться, что именно их остановит на этот раз.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Лучшие материалы
Предстоящие мероприятия
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: