Ученые из Южного университета науки и технологий (Китай) разработали материал на основе никеля, демонстрирующий сверхпроводящие свойства при температуре выше 40 кельвин и атмосферном давлении.
Искать материал, способный проводить электрический ток без потерь при комнатной температуре и атмосферном давлении, ученые начали давно. Открытие такого сверхпроводника могло бы кардинально изменить способы использования энергии во всем мире.
Сверхпроводимость без необходимости сильно охлаждать материал с помощью азота, гелия, дорогих и сложных систем охлаждения значительно сократит потери энергии на нагрев при передаче электричества, что приведет к существенному повышению эффективности и снижению затрат.
Сверхпроводники, теряющие способность к сопротивлению при температурах, равных или ниже 77 кельвин (ниже точки кипения азота), классифицируются как высокотемпературные. До настоящего времени их изготовление в основном осуществлялось с использованием соединений меди и железа. При наличии высокого давления окружающей среды, сверхпроводники на основе никеля тоже работали нужным образом.
Синтезированы тонкие пленки бислойного никелата (La₂.₈₅Pr₀.₁₅Ni₂O₇), и в ходе исследований был выявлен образец, демонстрирующий свойства высокотемпературного сверхпроводника при нормальном атмосферном давлении опубликована в журнале Nature.
В рамках трехлетнего долгосрочного проекта, целью которого является поиск высокотемпературных сверхпроводников на основе никеля, была проведена работа. Она включала выращивание никелатов с контролируемым замещением редкоземельных металлов и точным регулированием содержания кислорода в пленках.
Для высокотемпературных сверхпроводников существует еще один значимый температурный предел — 40 кельвинов, или -233 градуса Цельсия. Ниже этого значения не работают стандартные теории сверхпроводимости предсказывают свойства сверхпроводника хуже, чем при более низких температурах.
Исследователи изучают новый никелатовый сверхпроводник, работающий при высоких температурах обнаружили в ходе экспериментов с эпитаксиально выращенными тонкими пленками бислойного никелата. В последнем успешном эксперименте ученые заменили часть лантана на празеодим в структуре никелата. Тесты показали, что материал переходит в сверхпроводящее состояние при температуре около -228 градусов Цельсия.
Предполагается, что создание высокотемпературного никелатового сверхпроводника позволит ученым проводить дальнейшие исследования и разрабатывать новые структуры, основанные как на никеле, так и на других металлах. Кроме того, это может способствовать пониманию механизмов, лежащих в основе сверхпроводимости некоторых материалов.