Японски учени откриха свръхпроводник с признаци на неконвенционална свръхпроводимост

Неконвенционалната свръхпроводимост излиза извън рамките на класическата теория на свръхпроводимостта и открива нови перспективи за търсене на материали с уникални свойства, като например способността да провеждат електрически ток без съпротивление. Това е особено важно за разработването на високотемпературни свръхпроводници, които могат да подобрят ефективността в енергетиката, транспорта и измервателната техника.

В тази връзка изследователи от Токийския метрополитен университет са открили нов свръхпроводящ материал. Те комбинирали желязо, никел и цирконий, за да създадат нов цирконид на преходния метал с различни съотношения на желязото и никела.

Въпреки, че железният и никеловият цирконид не проявяват свръхпроводими свойства, създадените в университета съединения показват „куполообразна“ фазова диаграма, характерна за неконвенционалната свръхпроводимост, което ги прави изключително перспективни.

Конвенционалната свръхпрoводимост, описвана от традиционната теория на Бардийн-Купър-Шрифер (BCS) все още не ни позволява да се доближим много до създаването на материали с високотемпературна свръхпроводимост. Идеалният вариант би бил да се открият материали, които проявяват свръхпроводимост при стайна температура. Въпреки това дори наличните материали, които работят при охлаждане с течен азот (-196°C) вече биха били научен пробив.

Неконвенционалната свръхпроводимост е един от начините за създаване на такива материали. Например, откритите през 2008 гoдина свръхпроводници на основата на желязо показват обещаващи резултати. Все повече доказателства сочат, че високотемпературната свръхпроводимост може да възникне по механизъм, различен от традиционната теория на BCS. Магнитната подредба, присъстваща в такива съединения, показва перспективите им в областта на неконвенционалната свръхпроводимост. Именно в тази насока японските учени са постигнали успехи.

За първи път беше показано, че поликристална сплав от желязо, никел и цирконий притежава свръхпроводими свойства. В същото време нито железният цирконид, нито никеловият цирконид в кристална форма не демонстрират свръхпроводимост.

Използвайки дъгово топене, изследователите комбинират желязо, никел и цирконий в различни съотношения. Оказало се, че получената сплав има същата кристална структура като тетрагоналните циркониди на преходните метали – семейство обещаващи свръхпроводящи материали. Размерът на клетките на кристалната решетка плавно се променял в зависимост от съотношението на компонентите, което засилвало или отслабвало признаците на свръхпроводимост.

Интересното е, че откритието, направено в Токийския университет е резултат от студентска работа, но то вече тласка световната научна общност към ново разбиране на механизма на неконвенционалната свръхпроводимост и създаването на усъвършенствани материали за следващото поколение свръхпроводящи устройства. За друг любопитен факт може да се смята откриването в Русия на находището на миасит – първият неконвенционален свръхпроводник, открит в природата, но това е друга тема.