Ученые из университета Южной Калифорнии (University of Southern California, USC) сделали большой шаг на пути создания нового семейства сверхпроводящих материалов, работающих при относительно высоких температурах. Разработка таких материалов может буквально произвести революцию в области передачи энергии, высокоэффективной электроники, рентгенографии, транспорта на магнитной подушке и во многих других областях.

Напомним нашим читателям, что сверхпроводящие материалы, не имеющие электрического сопротивления, способны пропускать электрический ток практически без потерь, и это свойство таких материалов используется достаточно широко во многих областях науки и техники.

Основанная на сверхпроводниках электроника была бы чрезвычайно эффективна, такие схемы не совершенно выделяли бы паразитного тепла при их работе даже на очень высоких частотах. Но тот факт, что для получения сверхпроводимости требуются температуры, близкие к абсолютному нулю, делает пока сверхпроводящую электронику абсолютно непрактичной.

Около тридцати лет назад был обнаружен класс материалов, называемый высокотемпературными сверхпроводниками.

Но этот термин достаточно обманчив, такие материалы переходят в сверхпроводящее состояние при температурах около 135 градусов по шкале Кельвина, что также делает непрактичным их широкое применение.

Рис. 1.

Недавно, группа исследователей из USC, возглавляемая профессором Виталием Кресиным (Vitaly Kresin), обнаружила некоторые доказательства возможности существования еще одного семейства сверхпроводящих материалов, работающих при высоких температурах.

Основой этого открытия стал обычный алюминий, который переходит в сверхпроводящее состояние при температуре около 1 градуса Кельвина. Однако, существует понятие так называемых «суператомов», группы атомов, расположенных особым образом, которые при некоторых условиях ведут себя как один большой атом, и материал, состоящий из суператомов алюминия, переходит в сверхпроводящее состояние уже при температуре в 100 градусов Кельвина.

Рис. 2.

Исследователи создали ряд суператомов, в которых насчитывалось от 32 до 95 атомов алюминия. Эксперименты показали, что

в суператомах, насчитывающих по 37, 44, 66 и 68 атомов, уже при температуре в 100 градусов Кельвина начались процессы формирования устойчивых Куперовских электронных пар, наличие которых и превращает материал в сверхпроводник.

Исследователи полагают, что

создание суператомов из атомов различных материалов позволит открыть сверхпроводящие материалы, работающие при более высоких температурах, нежели 100 градусов.

«Сто градусов Кельвина не является верхним барьером для сверхпроводников» – рассказывает профессор Кресин, – «Это является только начальной температурой, при которой могут работать сверхпроводящие суператомы».

В своих дальнейших исследованиях ученые нацелились на поиски суператома, который может состоять не только из атомов одного вещества, но и содержать атомы других веществ. И это, в конце концов, может привести к обнаружению сверхпроводящего материала, который будет работоспособен при обычной температуре окружающей среды.

Стоит ли упоминать, что наличие такого материала окажет огромное влияние на мир электроники, рентгенографии, микроскопии и произведет революцию во многих других областях науки и техники.