Физики добились сверхпроводимости в не сверхпроводящих материалах

Впервые физики добились сверхпроводимости – явления электропроводности с нулевым сопротивлением – в материале, который не является сверхпроводником. Это позволит сделать существующие сверхпроводники, как те, которые используются в МРТ-аппаратах (магнитно-резонансной томографии) или поездах на магнитной подушке (Hyperloop), дешевле и эффективнее при более высоких температурах.

Кроме того, открытие поможет сделать обычные электросети намного более эффективными. Сейчас из-за материалов, которые используют для передачи электроэнергии от электростанций к домам, до десяти процентов энергии теряется в пути. Со сверхпроводниками такое исключено, то есть их применение может обеспечить бОльшую мощность без необходимости генерировать больше электричества.

Проблема заключается в том, что для достижения нулевого электрического сопротивления (состояния сверхпроводимости) необходимо охладить проводники минимум до -70 градусов по Цельсию (а некоторые и до –269,1 градусов). Это очень дорого и требует много энергии. Теперь ученые нашли другое решение – они придумали, как вызвать сверхпроводимость в не сверхпроводящих материалах при высоких температурах.

Команда Университета Хьюстона сделала к этому первый шаг: она вызвала сверхпроводимость в точке, где встречаются две фазы материала, известной как граница раздела. Ученые добились этого в кальциевом арсениде железа (CaFe2As2) – материале, который не является сверхпроводником. Его нагрели до 350 градусов по Цельсию, до достижения процесса, называемого отжигом, при котором материал медленно остывает после нагрева. Этот процесс вызвал две отдельные фазы кальциевого арсенида железа, так что их охлаждение происходило неравномерно. В этот момент ученые и обнаружили сверхпроводимость на стыке двух фаз.

Следующим шагом исследователи планируют использовать этот же процесс, чтобы найти способы сделать существующие высокотемпературные сверхпроводники более эффективным в точках границы раздела.