Учёные случайно открыли сверхпроводимость при комнатной температуре и обычном давлении

На сайте arXiv обнаружилась статья, которая может стать предвестником нового мира. В ней южнокорейские учёные сообщают об открытии сверхпроводимости при комнатных температурах и обычном атмосферном давлении. Такое открытие трудно переоценить, тем более что для обнаруженной сверхпроводимости не нужны особые материалы и условия — всё происходит на коленке, в чём помогли разобраться многочисленные эксперименты и случайное открытие.

Источник изображения: Adam Fenster/University of Rochester

Интересно отметить, что в южнокорейской сети научных статей об открытии заявлено ещё 30 апреля и только публикация на arXiv стала тем камушком, который сегодня-завтра вызовет лавину новостей об открытии. Передача электричества без потерь, левитация, квантовые технологии без сверхохлаждения, термоядерные реакторы в каждый дом — это и многое другое даст сверхпроводимость при комнатной температуре и обычном давлении.

От сверхпроводимости так много ожиданий, что даже не верится в её открытие. Учёные идут в потёмках к ней более ста лет. Физика процесса до конца не ясна, и какие материалы нужны для неё — это тоже большой вопрос. Американские учёные два года назад заявляли о чём-то подобном, но были уличены в подлоге, и лишились своих публикаций в ведущих мировых научных изданиях. Открытие корейских учёных также будет подвергнуто анализу, о результатах которого мы скоро узнаем. По их словам, там всё просто и поставить контрольные эксперименты труда не составит.

Проблема с открытием «бытовой» сверхпроводимости в том, заявляют южнокорейские исследователи, что физики были ограничены в своём понимании явления. Исследователям позволило сделать открытие использование статистической термодинамики, основанной на теории жидкостей. Согласно гипотезе, необходимо было ограничить число электронных состояний — фактически привести их к одномерному. Одновременно электрон-электронные взаимодействия должны быть достаточно частыми, чтобы электроны обладали свойствами, свойственными жидкости.

В ходе многочисленных экспериментов в указанном направлении учёные разработали сверхпроводящий материал под названием LK-99, в открытии которого помогло случайное наблюдение.

«Впервые в мире удалось синтезировать комнатно-температурный сверхпроводник (Tc≥400 К, 127 °C), работающий при атмосферном давлении, с модифицированной структурой свинца-апатита (LK-99)», — сказано в преамбуле к научной статье. Учёные доказали сверхпроводящие свойства материала с помощью критической температуры (Tc), нулевого сопротивления, критического тока (Ic), критического магнитного поля (Hc) и эффекта Мейсснера (левитация в магнитном поле).

Сверхпроводимость LK-99 обусловлена незначительными структурными искажениями, вызванными небольшой объёмной усадкой материала (0,48 %), а не внешними факторами, такими как температура и давление. Усадка кристаллической структуры, в свою очередь, вызывается замещением ионами Cu²⁺ ионов Pb²⁺ в изоляционной сети фосфата Pb. Уникальная структура LK-99, позволяющая сохранять мельчайшие искажения на уровне кристаллической структуры, является важнейшим фактором, обеспечивающим сохранение и проявление сверхпроводимости.