Исследователи из Токийского столичного университета открыли Новый материал — сверхпроводник. Для его создания соединили железо, никель и цирконий, получив новый цирконид переходного металла с разными пропорциями железа и никеля. Цирконид железа и цирконид никеля не обладают сверхпроводимостью, но новые смеси демонстрируют «куполообразную» фазовую диаграмму, характерную для «нетрадиционных сверхпроводников» — перспективного направления для разработки высокотемпературных сверхпроводящих материалов с широким спектром применения. Исследование. опубликовано в журнале Journal of Alloys and Compounds.
Сверхпроводники применяются в современных технологиях: от магнитов медицинских устройств и систем магнитной левитации до кабелей для передачи электроэнергии. Охлаждение до 4 Кельвин — существенное препятствие для их широкого распространения. Исследователи стремятся найти материалы с нулевым удельным сопротивлением при более высоких температурах, например, при 77 Кельвинах, когда можно использовать жидкий азот вместо жидкого гелия.
Появление многообещающих кандидатов, таких как сверхпроводники на основе железа, открытые в 2008 году, — хорошая новость. Высокотемпературная сверхпроводность может происходить по другому механизму, чем у традиционных сверхпроводников, которые следуют теории Бардина-Купера-Шриффера. Материалы с магнитными элементами или «магнитным упорядочением» рассматриваются как важные для появления «нетрадиционной сверхпроводимости».
Доцент Йошиказу Мизугучи из Токийского столичного университета возглавил группу исследователей, разработавших новый сверхпроводящий материал с магнитным элементом. Ученые впервые обнаружили, что поликристаллический сплав железа, никеля и циркония демонстрирует сверхпроводящие свойства. Замечательно, что ни цирконид железа, ни цирконид никеля не обладают сверхпроводящими качествами в кристаллическом виде.
В ходе экспериментов команда соединила железо, никель и цирконий в различных пропорциях методом дуговой плавки. Полученный сплав обладает той же кристаллической структурой, что и тетрагональные циркониды переходных металлов — перспективное семейство сверхпроводящих материалов. Было отмечено, что постоянные решетки изменяются плавно при изменении соотношения железа и никеля. Найдена область составов, где температура сверхпроводящего перехода сначала повышается, а затем снова снижается. Такая «куполообразная» форма свойственна нетрадиционной сверхпроводимости.
Эксперименты показали, что намагниченность цирконида никеля обладает особенностью, похожей на магнитный переход, что подразумевает тесную связь полученных результатов и нетрадиционной сверхпроводимости, возникающей из-за магнитного порядка в других материалах. Авторы верят, что новая платформа для изучения нетрадиционной сверхпроводимости сможет послужить стимулом для новых шагов в понимании ее механизма и практического проектирования передовых материалов для устройств следующего поколения сверхпроводников.
[Фото: Мizugucci Иошиказу / Токийский метрополитенный университет ]