Ученые добились сверхпроводимости без «экстрима»? Никелат работает при -228°C и атмосферном давлении
Вы когда-нибудь задумывались, почему провода нагреваются? Причина — сопротивление. Электрический ток, проходя по проводнику, сталкивается с «шероховатостями» кристаллической решетки, теряя энергию на нагрев. А теперь представьте себе мир, где этого сопротивления нет… Звучит как фантастика? Не совсем. Это — мир сверхпроводимости.
Сверхпроводники — это материалы, которые при определенных условиях (обычно крайне низких температурах) полностью теряют электрическое сопротивление. Ток в них течет без потерь, открывая головокружительные перспективы: от сверхмощных электромагнитов для поездов на магнитной подушке до передачи электроэнергии на огромные расстояния без потерь. Но есть одно большое «но»: до сих пор для достижения сверхпроводимости требовался экстремальный холод, зачастую близкий к абсолютному нулю (-273,15°C).
Холодный барьер: предел Макмиллана
Существует так называемый предел Макмиллана — температурный порог (около -233°C, или 40 Кельвинов), выше которого, согласно классическим представлениям, сверхпроводимость невозможна. Долгое время ученые бились над тем, как преодолеть этот барьер. И вот, похоже, забрезжил свет в конце туннеля (или, точнее, сверхпроводящего провода).
Никель выходит на сцену
Традиционно «звездами» высокотемпературной сверхпроводимости (ВТСП) были соединения на основе меди и железа. Никелаты же, соединения никеля, оставались в тени, требуя для проявления своих сверхпроводящих талантов высокого давления. Но команда исследователей из Южного научно-технологического университета (Китай) решила перевернуть эту ситуацию.
В чем же секрет? Ученые синтезировали тонкие пленки особого двухслойного никелата (La₂.₈₅Pr₀.₁₅Ni₂O₇), где часть лантана была заменена празеодимом. И… вуаля! Этот материал продемонстрировал сверхпроводимость при температуре -228°C — выше пресловутого предела Макмиллана — и, что особенно важно, при нормальном давлении!
Долгая дорога к успеху
Стоит отметить, что это не случайная удача, а результат кропотливой трехлетней работы. Ученые методично экспериментировали, выращивая никелаты с различными редкоземельными «добавками» и тщательно контролируя содержание кислорода. И вот, наконец, нашли «тот самый» рецепт.
Что дальше? Больше, чем просто цифры
Это достижение — не просто очередная галочка в списке научных рекордов. Оно открывает новые горизонты в исследованиях сверхпроводимости. Во-первых, это доказывает, что никелаты могут быть перспективными ВТСП-материалами. Во-вторых, появляется надежда на создание сверхпроводников, работающих при еще более высоких температурах, а, возможно, и при комнатной.
Помимо практического применения, это открытие имеет и фундаментальное значение. Оно помогает нам лучше понять, почему вообще возникает сверхпроводимость, какие факторы влияют на этот удивительный феномен. А значит, мы становимся ближе к разгадке одной из самых интригующих загадок физики. И кто знает, возможно, в недалеком будущем провода, по которым течет ток в наших домах, будут сделаны из… никеля. Звучит неожиданно? А ведь еще совсем недавно и сама сверхпроводимость казалась чем-то из области научной фантастики.
