Скандият достига свръхпроводимост при рекордно висока температура

Скандият е първият и единствен известен на науката химически елемент, който остава свръхпроводим при температури над 30 K. Откритието е направено от изследователи от Китай, Япония и Канада, които подлагат скандия на налягане от 283 GPa – около 2,3 милиона пъти по-високо от атмосферното налягане на морското равнище.

Много материали при изключително ниски температури стават свръхпроводници, т.е. провеждат електричеството без съпротивление. Първият от тях, открит от учените, бе живакът, който преминава в свръхпроводимо състояние, когато е замразен почти до абсолютната нула. Скоро бяха открити още няколко материала с подобни свойства, съобщава Physics World.

В края на 50-те години теоремата BSC (Bardeen-Cooper-Schrieffer) обяснява този преход, при който електроните преодоляват взаимното отхвърляне и образуват „Куперови двойки“, които след това се движат свободно през материала. Но в края на 80-те години се появи нов клас свръхпроводници, които BSK теоремата не може да обясни. Те имаха критична температура над точката на кипене на течния азот (77 К) и не бяха метали. Те бяха диелектрици с медни оксиди. Това породи надежди за постигане на свръхпроводимост при още по-високи температури.

В търсенето на такъв свръхпроводник елементарните материали играят особено важна роля за улесняване на изучаването на свръхпроводимостта. Днес е известно, че около 20 елемента достигат свръхпроводимо състояние при атмосферно налягане. Ниобият има най-високата температура на прехода от около 9,2 К. Други 30 елемента стават свръхпроводници при високо налягане. Тук рекордът принадлежи на титана – 26 K. Или по-скоро принадлежеше.

Преди това учените са провеждали експерименти със скандий и вече са регистрирали фазови преходи при налягания от 23, 104, 140 и 240 GPa, получавайки съответно Sc II, Sc III, Sc IV и Sc V. Никога досега обаче не са се доближавали до границата между фазите Sc II и Sc III. Този път обаче изследователите увеличиха налягането до 238 GPa и откриха критичната температура над 30 К във фаза V на елемента.

Резултатът означава, че скандият е единственият известен на учените елементарен свръхпроводник с критична температура в диапазона на 30 К. Според изследователите температурата може да се повиши още повече чрез увеличаване на налягането.