Побит рекорд температуры для сверхпроводимости

Физики синтезировали первый в мире сверхпроводник на основе сероводорода и метана, который сохраняет свои свойства при температуре в 15 °С. Это почти на 40 градусов выше предыдущего рекорда. Правда, при этом новому сверхпроводнику нужно давление в 2,6 млн атм.

«У сверхпроводников множество удивительных свойств, но их создание пока не привело к той технологической революции, о которой мы все мечтали. Этому мешают низкие температуры, которые нужны для их работы. Наше открытие разрушит эти барьеры и откроет дорогу для самых разных применений сверхпроводников на практике», – рассказал один из разработчиков, доцент Рочестерского университета (США) Ранга Диас.

За последние годы ученые создали несколько новых типов сверхпроводников, которые работают при очень высоких для таких устройств температурах. Так, пять лет назад российские и немецкие исследователи выяснили, что сверхпроводником может быть и обычный сероводород, если его сжать до нескольких миллионов атмосфер. Для самых удачных версий этого соединения рабочая температура приближается к отметке в –70 °С, что сопоставимо с температурами в Антарктике.

Это открытие нужно было объяснить с точки зрения теории: ученым нужно было выяснить, как эти материалы могут проводить ток без измеримых потерь, так как классическая теория сверхпроводимости, которую сформулировали в середине XX века, не допускает их существования. Пока однозначных объяснений этих свойств у ученых нет. Это осложняет дальнейшие поиски сверхпроводников, которые могут работать при комнатной температуре.

Экспериментаторы продолжают поиски таких сверхпроводников, изучая свойства различных материалов с большим количеством атомов водорода в составе. К примеру, российские и американские ученые за последние три года создали несколько высокотемпературных сверхпроводников на основе лантана, урана, актиния и ряда других тяжелых металлов, которые вплотную приблизились к этой отметке.

Диас и его коллеги в ходе экспериментов с сероводородными сверхпроводниками смогли пересечь эту психологическую границу. Смешивая сероводород с разными материалами, ученые пытались понять, как можно повысить концентрацию водорода внутри сверхпроводника. В теории должно повысить температуру, при которой он сохраняет нулевое сопротивление.

Изначально ученые экспериментировали с гидридами тяжелых металлов, но впоследствии они переключились на опыты с различными органическими веществами. Исследователи обратили внимание на то, что некоторые из них хорошо перемешиваются с чистым водородом и сероводородом, да и размеры их молекул схожи.

Руководствуясь подобными соображениями, Диас и его коллеги подготовили смесь из водорода, сероводорода и метана и начали сжимать ее. При этом ученые отслеживали, как при этом менялось сопротивление, магнитная проницаемость и другие физические свойства полученного материала при разных температурах.

Оказалось, что если внутри алмазной наковальни, где хранился этот материал, поддерживалось давление в 2,6 млн атм, сжатая смесь из метана и сероводорода сохраняла сверхпроводящие свойства и при температуре в 15 °С. В этом отношении новый сверхпроводник на несколько десятков градусов превосходит предыдущего рекордсмена – супергидрид лантана (LaH₁₀).

В ближайшее время Диас и его коллеги планируют провести аналогичные эксперименты с сероводородом и другими органическими соединениями. Ученые надеются, что им удастся снизить минимальное давление, которое нужно для работы подобных сверхпроводников и приблизить мир к созданию материалов, которые сохраняют нулевое сопротивление и при комнатной температуре, и при нормальном атмосферном давлении.

Статья опубликована в журнале Nature
Источник: ИТАР-ТАСС