Новини науки

Святой Грааль физиков. Впервые в мире сверхпроводимость достигнута при комнатной температуре

Годы поисков сверхпроводимого материала при высоких температурах увенчались успехом.

С момента своего открытия более века назад сверхпроводимость стала играть важную роль во многих современных технологиях, таких как поезда на магнитной подвеске или сканирование МРТ. Но полезность технологии была ограничена чрезвычайно низкими рабочими температурами. Об этом сообщает New Atlas.

Сейчас же ученые заявляют о большом прорыве в этой области. Исследователям удалось создать первый в мире материал, способный к сверхпроводимости при комнатной температуре.

Работу возглавил физик Ранга Диас из Университета Рочестера, он сосредоточился на изучении сверхпроводящих материалов. Они не обладают электрическим сопротивлением и излучают магнитное поле, но работают при температурах ниже 140 градусов по Цельсию. Поэтому для их обслуживания требуется дорогостоящее оборудование.

"Из-за низких температур, материалы с такими необычными свойствами не изменили мир так, как могли бы. Однако наше открытие разрушает эти барьеры и открывает дверь для многих потенциальных разработок", – говорит Диас.

Диас описывает сверхпроводимость при комнатной температуре как "святой Грааль" физики конденсированного состояния. Исследователи потратили годы на эксперименты с различными материалами в поисках сверхпроводников при комнатной температуре, таких как оксиды меди и химические вещества на основе железа. Но Диас и его команда добилась успеха с водородом.

"Чтобы получить высокотемпературный сверхпроводник, вам необходимы более прочные связи и легкие элементы. Это два основных критерия. Водород – самый легкий материал, а водородная связь – одна из самых прочных", – отмечает ученый.

Главный недостаток этого подхода заключается в том, что чистый водород может быть преобразован в металлическое состояние только при чрезвычайно высоком давлении. Поэтому команда начала искать альтернативные материалы, которые богаты водородом, но сохраняют желаемые сверхпроводящие свойства и могут быть металлизированы при гораздо меньшем давлении.

Удачная формула включила в себя смесь водорода, углерода и серы, которую использовали для синтеза углеродосодержащего гидрида серы органического происхождения. Его создали в устройстве высокого давления, называемом ячейкой с алмазной наковальней. Полученный материал продемонстрировал сверхпроводимость при температуре около 14,5 °C и давлении около 17 млн кг на 2,5 квадратных сантиметра.

"Мы живем в мире полупроводников, и с помощью такого рода технологий вы можете превратить его в сверхпроводящий мир, где вам больше не понадобятся такие вещи, как батареи", – говорит соавтор исследования Ашкан Саламат из Университета Невады.

Некоторые из вариантов применения такого типа материала включают в себя более эффективные электросети, передающие электричество без больших потерь. Также более мощные поезда на магнитной подвеске или другие футуристические транспортные решения, а также улучшенные технологии медицинской визуализации.

Пока команда будет работать над решением одной проблемы с текущим подходом, а именно огромным давлением, необходимым для создания материала внутри ячейки алмазной наковальни.