Сегодня 22 июля 2025
18+
MWC 2018 2018 Computex IFA 2018
реклама
Новости Hardware

Учёные открыли новый тип сверхпроводимости в экзотическом материале, похожем на кристалл-сэндвич

Группа физиков из Университета Вашингтона и Министерства энергетики США (DOE), похоже, открыла новую, контролируемую разновидность сверхпроводимости в экзотическом материале, похожем на кристалл. Его сверхпроводимость можно менять в зависимости от приложенной к нему деформации, вплоть до полного отключения. Одновременно с этим, по всей видимости, был побит рекорд по тому, насколько «горячим» может быть сверхпроводник с полевым эффектом, прежде чем он потеряет способность проводить электричество, не встречая никакого сопротивления.

 Источник изображения: Henry Mühlpfordt, Wikipedia

Источник изображения: Henry Mühlpfordt, Wikipedia

В научной статье, опубликованной в журнале Science Advances, описывается синтетический кристаллоподобный сэндвич из ферромагнитного (европий) и сверхпроводящего материалов (арсенид железа), который демонстрирует возникающую сверхпроводимость при помещении вблизи достаточно сильного магнитного поля. Легированный кристалл EuFe2As2, а именно так называется материал из-за добавления молекул кобальта в процессе синтеза, использует преимущества сильного ферромагнетизма европия (Eu), чередующегося со сверхпроводящими слоями FeAs (арсенида железа) в конфигурации, напоминающей сэндвич.

В результате получается так называемый настраиваемый магнитным полем сверхпроводник — его сверхпроводимость можно активировать с помощью внешних магнитных полей. В случае легированного кристалла EuFe2As2 (с использованием специализированного оборудования и комбинации рентгеновских методов) исследовательская группа показала, как правильно выровненное внешнее магнитное поле уравновешивает магнитные поля, исходящие от ферромагнитных европиевых слоёв. Это позволяет переориентировать их — и как только первоначально хаотичные магнитные поля становятся параллельными сверхпроводящим, возникает состояние материи с нулевым сопротивлением.

Но у легированного кристалла EuFe2As2 есть ещё одно интересное свойство: его сверхпроводящие способности можно отключить даже в достаточно сильном магнитном поле. Всё, что для этого нужно, — деформировать материал с помощью криогенного тензорезистора — приложить давление с одной стороны (одноосное) с помощью специального промышленного поршня, сертифицированного для научных измерений. При этом изменяется степень сопротивления электронов при прохождении через него. При определённых уровнях деформации сверхпроводимость синтетического материала может быть повышена настолько, что для перехода в сверхпроводящее состояние не требуется внешнее магнитное поле. Но после определённого момента даже избыточное давление уже не позволяет запустить процесс.

 Легированный кобальтом EuFe2As2 состоит из слоев ферромагнитных атомов (синий) и сверхпроводящих атомов (золотой). (B) Приложение небольшого магнитного поля вызывает сверхпроводимость, а (C) приложение деформации может вызывать или подавлять сверхпроводимость. Источник изображения: Argonne National Lab / University of Washington

Легированный кобальтом EuFe2As2 состоит из слоев ферромагнитных атомов (синий) и сверхпроводящих атомов (золотой). (B) Приложение небольшого магнитного поля вызывает сверхпроводимость, а (C) приложение деформации может вызывать или подавлять сверхпроводимость. Источник изображения: Argonne National Lab / University of Washington

Исследователи отметили трудности в процессе синтеза. Так, группа не смогла определить, что помешало получить в результате синтеза стабильные образцы EuFe2As2, легированного кобальтом; вместо этого они сообщили о «значительной вариативности образцов», где под вариативностью понимается наличие или отсутствие сверхпроводимости, вызванной полем. Исследователи также указали, что трудности, скорее всего, возникли на этапе легирования кобальтом, что подтверждает, насколько сложно контролировать квантовые процессы (например, химические реакции) на уровне точности, которого требуют некоторые из этих синтетических материалов, являющихся носителями сверхпроводимости.

Тонкие, субатомные изменения и взаимодействия элементов — это действительно всё, что требуется для превращения материала из полупроводника в сверхпроводник. Но за этой простотой скрывается сложное взаимодействие элементов, частиц и субатомных частиц, спинов, магнитных полей и многих других параметров, которые должны быть строго такими, как нужно — или, в случае с образцами в исследовании, находится при температуре между 4 и 10 Кельвинами.

Такой уровень разрешения и контроля за моментом «выключения» сверхпроводимости (что то же самое, что и момент «включения», но в особом, квантовом смысле) должен дать бесценные сведения о квантовой физике сверхпроводимости. По крайней мере, вновь открытый сверхпроводник может стать испытательным стендом для лучшего понимания самой сверхпроводимости. Исследование подводит к возможности увидеть молекулярный переход от обычной материи к её сверхпроводящей фазе и должна повысить нашу способность контролировать этот эффект и извлекать из него дальнейшую пользу. К примеру, это открытие может найти применение в сверхпроводящих цепях для промышленной электроники следующего поколения.

Источник:

Если вы заметили ошибку — выделите ее мышью и нажмите CTRL+ENTER.
Материалы по теме

window-new
Soft
Hard
Тренды 🔥
OpenAI раскрыла масштабы популярности ChatGPT: каждый день бот получает 2,5 млрд запросов 3 ч.
Microsoft реализовала на ПК и консолях Xbox кроссплатформенную историю запущенных игр, но пока не для всех 4 ч.
Календарь релизов —21–27 июля: Killing Floor 3, Wuchang: Fallen Feathers и The King is Watching 4 ч.
Дуров призвал сообщать ему о вымогателях в Telegram, охотящихся за подарками — но это не бесплатно 5 ч.
Сэм Альтман: к концу года ChatGPT будет работать на миллионе GPU, а в будущем — на ста миллионах 5 ч.
Спустя два года после релиза в Avatar: Frontiers of Pandora всё-таки добавят функции, которые фанаты просили больше всего 6 ч.
Microsoft ускорила запуск приложений Office, но это может замедлить загрузку Windows 7 ч.
Цензура была не зря: Ready or Not продаётся на PS5, Xbox Series X и S в 10 раз быстрее, чем на ПК 7 ч.
X отказалась раскрывать рекомендательный алгоритм и данные о публикациях французской прокуратуре 8 ч.
Evolve от создателей Left 4 Dead могла получить продолжение — художник показал концепт-арты отменённой Evolve 2 8 ч.
Новая статья: Система жидкостного охлаждения MSI MAG CoreLiquid A13 360: добавляем в закладки ещё одну 2 ч.
Амстердам и Франкфурт выбыли из первой двадцатки локаций гиперскейлеров 6 ч.
Ryzen Threadripper Pro 9995WX разогнали до 5 ГГц на всех 96 ядрах: 950 Вт потребления и 186 тыс. баллов в Cinebench R23 7 ч.
Tesla попытается остановить падение продаж электромобилей скидками, бесплатной зарядкой и другими бонусами 7 ч.
AMD обучила ноутбуки на Ryzen AI безоблачной генерации изображений в Stable Diffusion 7 ч.
Сегодня открылся ресторан Tesla Diner — среди сотрудников оказался робот Optimus 7 ч.
xAI ищет разработчиков кастомных чипов для ИИ-систем 7 ч.
Носовые волоски вдохновили инженеров на создание пылевого фильтра будущего со «слизистой» — внутри ПК станет чище 8 ч.
По стопам Nvidia: TSMC первой из азиатских компаний достигла капитализации в $1 трлн 8 ч.
Запущен самый мощный в Великобритании ИИ-суперкомпьютер — комплекс Isambard-AI 10 ч.