Сбывшаяся мечта: сверхпроводимость впервые получена при комнатной температуре

Физики осуществили давнюю мечту.

Физики осуществили давнюю мечту.
Иллюстрация Pixabay.

На этом снимке магнит парит над сверхпроводником, охлаждаемым жидким азотом. Сверхпроводимость при комнатной температуре позволит поднимать так целые поезда.

На этом снимке магнит парит над сверхпроводником, охлаждаемым жидким азотом. Сверхпроводимость при комнатной температуре позволит поднимать так целые поезда.
Фото University of Rochester/J. Adam Fenster.

Физики осуществили давнюю мечту.
На этом снимке магнит парит над сверхпроводником, охлаждаемым жидким азотом. Сверхпроводимость при комнатной температуре позволит поднимать так целые поезда.

Впервые в истории физики получили материал, который является сверхпроводником при комнатной температуре. К этой цели наука шла больше века. Вещества с нулевым электрическим сопротивлением могут произвести революцию в технологиях, будь то передача энергии без потерь, транспорт на магнитной подушке или новая сверхбыстрая электроника. Расскажем, стоит ли ждать удивительных изменений уже сейчас.

В сверхпроводящем состоянии электрическое сопротивление вещества становится строго равным нулю. Между тем передача энергии без потерь – мечта любого инженера.

Проблема лишь в том, что обычно сверхпроводимость появляется лишь при очень низких температурах.

Используемые сегодня сверхпроводники приходится охлаждать жидким азотом. Понятно, что в такой "холодильник" не спрячешь целую линию электропередач. Его не встроишь и в карманное устройство. Да и вообще подобное охлаждение настолько дорого, что сверхпроводимость используется лишь там, где без неё не обойтись. В основном это создание сверхсильных электромагнитов (например, в аппаратах для МРТ).

На этом снимке магнит парит над сверхпроводником, охлаждаемым жидким азотом. Сверхпроводимость при комнатной температуре позволит поднимать так целые поезда.

Чтобы революция в технологиях состоялась, нужно вещество, которое остаётся сверхпроводником при комнатной температуре. И теперь физики впервые получили такой материал.

Отметим, сверхпроводимость при комнатной температуре давно была теоретически предсказана для твёрдого водорода. Однако этот газ отвердевает при настолько высоких давлениях, что получить его – задача на грани возможного.

Авторы задались целью создать материал, который имел бы некоторые свойства твёрдого водорода, в том числе и "комнатную" сверхпроводимость, но существовал при более низких давлениях (хотя, возможно, всё равно очень высоких по бытовым меркам).

В качестве исходных компонентов учёные взяли дешёвые простые вещества: углерод и серу. Смешав их в пропорции 1:1 (по числу атомов), физики измельчили материал до частиц размером в несколько микрометров. Затем к смеси был добавлен газообразный водород.

Полученная система H – C – S была подвергнута давлению "всего" в 2,6 миллиона атмосфер с помощью алмазных наковален. Кроме того, в течение нескольких часов она подвергалась лазерному облучению через прозрачные алмазы. В результате смесь превратилась в принципиально новый материал (правда, он был получен в объёме всего лишь триллионных долей литра). Это вещество оставалось сверхпроводящим даже при температуре 15 градусов Цельсия.

Таким образом, впервые в истории науки была получена сверхпроводимость при комнатной температуре. Предыдущий рекорд, полученный в прошлом году, составлял -23 °C (тоже при давлениях в миллионы атмосфер).

Достижение описано в научной статье, опубликованной в журнале Nature.

Авторы надеются, что дальнейшие эксперименты помогут подобрать состав, остающийся сверхпроводящим не только при комнатной температуре, но и при более или менее разумном давлении. Только тогда сверхпроводниковая революция может стать реальностью.

К слову, ранее Вести.Ru рассказывали о том, что сверхпроводящего состояния при комнатной температуре можно достичь с помощью лазера.