Сверхпроводники и изучение сверхпроводимости 16 марта 2018, 17:10 16 марта 2018, 18:10 16 марта 2018, 19:10 16 марта 2018, 20:10 16 марта 2018, 21:10 16 марта 2018, 22:10 16 марта 2018, 23:10 17 марта 2018, 00:10 17 марта 2018, 01:10 17 марта 2018, 02:10 17 марта 2018, 03:10

В Петербурге придумали, как сделать сверхпроводник при комнатной температуре

Заветная мечта человечества – провода, сопротивление которых строго равно нулю, – похоже, уже недалека от реальности.

Учёные Санкт-Петербургского государственного университета и Санкт-Петербургского национального исследовательского университета информационных технологий, механики и оптики совместно с коллегами из других научных центров разработали теоретическую модель сверхпроводимости при комнатной температуре. Компоненты успеха просты: полупроводник особой структуры, металл-сверхпроводник (например, алюминий) и луч лазера. Результаты работы опубликованы в журнале Physical Review Letters.

Сверхпроводимость – это состояние, когда электрическое сопротивление материала строго равно нулю. Передача энергии без потерь не только экономит человечеству ресурсы, но и позволяет создавать сверхмощные магнитные поля, благодаря которым работает Большой адронный коллайдер и транспорт на магнитной подушке.

Увы, чтобы материал достиг сверхпроводящего состояния, его требуется сильно охладить. А идея залить линии электропередач жидким гелием никак не тянет на предложение по экономии средств. Поэтому физики много лет ведут борьбу за повышение температуры сверхпроводимости. При этом важно ещё, чтобы материал не был хрупким, токсичным, слишком дорогим и так далее.

До сих пор рекордно высокой температурой сверхпроводимости остаётся отметка в минус 70 градусов Цельсия. Однако в 2010 году Алексей Кавокин (СПбГУ), Иван Шелых (Университет ИТМО) и Фабрис Лосси (Fabrice Laussy, Российский квантовый центр) выдвинули идею, которая поможет преодолеть эту планку.

Речь идёт о сверхпроводимости, которая появляется при облучении материала лазером. Взаимодействие света и вещества порождает квазичастицы поляритоны, о которых "Вести.Наука" (nauka.vesti.ru) подробно рассказывали. Эти квазичастицы объединяются в конденсат Бозе (что это такое, мы тоже объясняли) и обеспечивают сверхпроводящие свойства.

Спустя несколько лет такая сверхпроводимость была продемонстрирована в лаборатории командой Андреа Каваллери (Andrea Cavalleri) из Института структуры и динамики вещества Макса Планка.

Новая работа группы Кавокина добавляет к теории важный элемент. Как поясняется в пресс-релизе, речь идёт о том, что эффективность процесса можно резко повысить. Для этого нужно добавить в облучаемый материал слой самого обычного металла, такого как алюминий.

Сам по себе этот металл будет сверхпроводником (как говорят специалисты, сверхпроводником Бардина-Купера-Шриффера) лишь при очень низких температурах, когда колебания кристаллической решётки "склеивают" электроны в куперовские пары. Однако в присутствии специально подобранного полупроводника, в котором излучением лазера создаются те самые поляритоны, металл превращается в сверхпроводник при гораздо более высокой температуре – возможно, близкой к комнатной.

В своей работе авторы обсуждают также дизайн строения структуры, пригодной для экспериментальной проверки построенной теории.

Добавим, что самые свежие новости с фронта борьбы за высокотемпературную сверхпроводимость всегда можно найти на страницах специального раздела проекта "Вести.Наука".