Студенты совершили открытие: найден необычный сверхпроводник.

Новости МирТесен

В рамках студенческой исследовательской работы, посвященной изучению сплавов, состоящих из трех компонентов, было сделано открытие, касающееся нового типа сверхпроводника, не подпадающего под общепринятые классификации. Соединение никеля, железа и циркония продемонстрировало характерную куполообразную зависимость температуры от сопротивления при переходе в сверхпроводящее состояние.

Сверхпроводники представляют собой класс материалов, обладающих уникальной способностью к бесстратному переносу энергии при соблюдении определенных условий. На практике они находят применение в сверхпроводящих магнитах, используемых в медицинском оборудовании, и в кабелях для проведения фундаментальных физических экспериментов.

Для работы этим материалам требуется охлаждение до температур приблизительно четыре кельвина, что обычно осуществляется с помощью жидкого азота и гелия. Сложности, возникающие в процессе реализации и организации этого, являются основным сдерживающим фактором для более масштабного внедрения технологии.

Специалисты ведут поиск материалов, демонстрирующих нулевое электрическое сопротивление при повышенных температурах. Исследователи определяют критическим значением температуру в 77 кельвин — при достижении этого уровня для охлаждения можно использовать более доступный и удобный в применении жидкий азот, вместо жидкого гелия. использоватьИспользование жидкого азота позволяет снизить затраты и упростить процесс обращения с материалами.

Феномен высокотемпературной сверхпроводимости может быть обусловлен принципиально иным механизмом по сравнению с «классическими» сверхпроводниками, чье поведение описывается общепринятой теорией БКШ – Бардина, Купера и Шриффера.

Необычные сверхпроводники представляют собой перспективное направление в изучении высокотемпературных сверхпроводящих материалов. Исследователи рассчитывают, что они позволят осуществлять передачу энергии без потерь в промышленных масштабах.

Сотрудники Токийского столичного университета сообщили об открытии нового сверхпроводящего материала, созданного путем объединения железа, никеля и циркония для получения нового цирконида переходного металла с варьируемым соотношением железа к никелю. Описание полученных физических результатов представлено рассказали в статье, опубликованной в журнале Journal of Alloys and Compounds.

Впервые было продемонстрировано, что поликристаллический сплав, состоящий из железа, никеля и циркония, обладает сверхпроводящими свойствами. Кристаллическая форма цирконида железа и цирконида никеля не проявляет сверхпроводимости, однако их комбинация демонстрирует существенное отличие в характеристиках по сравнению с каждым компонентом по отдельности.

Изначально эксперименты с новым материалом представляли собой студенческий проект. Студенты создавали сплавы железа, никеля и циркония в различных пропорциях, используя метод дуговой плавки. Полученный исследователями сплав обладает кристаллической структурой, аналогичной тетрагональным цирконидам переходных металлов – группе перспективных сверхпроводящих материалов. Ученые также установили, что константы кристаллической решетки плавно изменяются в зависимости от соотношения железа к никелю.

Ключевым моментом стало обнаружение диапазона составов сплава, в котором температура перехода в сверхпроводящее состояние возрастает, а затем снижается. Данная «куполообразная» конфигурация указывает на нетипичный механизм сверхпроводимости.

Последующие исследования продемонстрировали, что цирконид никеля подвержен намагничиванию демонстрирует похожую на сверхпроводящий магнитный переход аномалию, что также свидетельствует о нетрадиционной сверхпроводимости.

Ученые заявили, что обнаруженный ими материал предоставляет новые перспективы для исследования нетрадиционной сверхпроводимости. В дальнейшем они планируют продолжить изучение этого материала и разработку сверхпроводящих устройств нового поколения, использующих никель-железо-циркониевый сплав.