Международная команда ученых, возглавляемая профессором физики Бингемтонского университета Алексеем Колмогоровым, успешно синтезировала новый тип сверхпроводящего материала, структура которого была полностью рассчитана на компьютере. Этот материал принадлежит к виду железо-тетроборидных компаундных материалов, которые имеют четкую кристаллическую структуру и демонстрируют сверхпроводимость определенного типа, и которые считались ранее малоперспективными с точки зрения технологий сверхпроводимости.

«Все сверхпроводящие материалы до последнего времени получались исключительно экспериментальным путем, методом проб и ошибок» – рассказывает Алексей Колмогоров, – «Но используя теоретические знания и результаты исследований в области сверхпроводимости, можно рассчитать, каким изменениям требуется подвергнуть тот или иной материал для того, чтобы он стал сверхпроводником. К сожалению, большинство сверхпроводящих материалов крайне неустойчивы и их свойства деградируют со временем под влиянием различных факторов. Поэтому разработка новых устойчивых сверхпроводящих материалов является большим шагом вперед».

Напомним нашим читателям, что сверхпроводящие материалы – это материалы, способные в определенных условиях, к примеру, при крайне низкой температуре или в сверхсильном магнитном поле, проводить электрический ток, не оказывая ему сопротивления. Такие материалы, используемые в линиях электропередачи, смогут обеспечить передачу энергии практически без потерь, что приведет к ежегодной экономии многих миллионов долларов.

Явление сверхпроводимости было открыто более ста лет назад, а главные достижения в этой области были сделаны в 1960-х годах, что позволило применение сверхпроводников в практических целях в некоторых областях. Критическая температура, т.е. температура, при которой материал становится, сверхпроводником, для большинства материалов находится в диапазоне от 0 до 136 градусов по шкале Кельвина. И понимая все огромные перспективы, которые сулит человечеству использование сверхпроводников, многие ученые работают над поисками материалов, обладающих сверхпроводимостью при высоких температурах, так называемых высокотемпературных сверхпроводников.

Несколько лет назад, Алексей Колмогоров, а затем и ученые из Оксфордского университета, начали изучение материалов, содержащих бор. Эти материалы, имеющие сложные кристаллические решетки, обладают рядом уникальных качеств и применяются в различных областях науки и техники. Проникая все глубже в тайны организации боросодержащих материалов, ученые разработали специализированный программный комплекс, который может в автоматическом режиме произвести анализ свойств некоторых устойчивых кристаллических структур. «Эволюционный» алгоритм этих программ позволяет максимально точно воспроизвести естественные процессы, происходящие в моделируемых материалах, и отобрать материалы с заданным набором характеристик из тысяч предложенных вариантов.

Поиск, выполненный с помощью вышеуказанного программного обеспечения, позволил выявить всего лишь два интересных материала из крайне широкого ряда соединений бора и железа. Один из этих двух материалов, согласно расчетам, должен был иметь достаточно высокий порог критической температуры, который находится в пределах от 15 до 20 градусов Кельвина.

Получив данную информацию, Наталия Дубровинская и Леонид Дубровинский, профессора из одного германского университета, провели ряд экспериментов и синтезировали малое количество железо-тетроборида, имеющего заданную структуру кристаллической решетки. Измерения свойств этого материала, которые были проведены позже экспериментальным путем, подтвердили расчетное значение критической температуры этого сверхпроводника и исключительную твердость этого материала.

«Успешный синтез сверхпроводящего материала демонстрирует то, что нам потребуется с помощью компьютера пересмотреть все имеющиеся у нас данные. Вполне вероятно, что мы сможем найти "жемчужины» сверхпроводимости в тех местах, которые общепринято признаны малоперспективными« – рассказывает Алексей Колмогоров, – "Теперь мы собираемся попробовать изменить структуру рассчитанного на компьютере материала, что сможет повысить порог его критической температуры».