Новая эра исследований сверхпроводимости

Венский технологический университет, 25 апреля 2023 г.

Исследователи из Венского технического университета и университетов Японии использовали компьютерное моделирование, чтобы определить «золотую зону» оптимальной сверхпроводимости. Эта зона, где взаимодействие между электронами сильное, но не слишком сильное, достигается с помощью нового класса материалов, называемых палладатами, что может привести к новой эре исследований сверхпроводимости.

TU Wien провел расчеты, которые предполагают использование драгоценного металла палладия в качестве материала «Златовласка» для создания сверхпроводников, которые остаются сверхпроводящими даже при относительно высоких температурах.

В сфере современной физики ведется захватывающая работа: определение оптимального метода создания сверхпроводников, сохраняющих свою сверхпроводимость при высоких температурах и окружающем давлении. Эти поиски в последнее время получили новый импульс благодаря появлению никелатов, открывших новую эру сверхпроводимости.

Основой этих сверхпроводников является никель, что побудило многих ученых называть этот период исследований сверхпроводимости «никелевым веком». Во многих аспектах никелаты аналогичны купратам, обнаруженным в 1980-х годах и основанным на меди.

Но теперь в игру вступает новый класс материалов: благодаря сотрудничеству Венского технического университета и университетов Японии стало возможным более точно моделировать на компьютере поведение различных материалов, чем раньше.

There is a "Goldilocks zone" in which superconductivity works particularly well. And this zone is reached neither with nickel nor with copper, but with palladium. This could usher in a new "age of palladates" in superconductivity research. The results have now been published in the scientific journal Physical Review LettersPhysical Review Letters (PRL) is a peer-reviewed scientific journal published by the American Physical Society. It is one of the most prestigious and influential journals in physics, with a high impact factor and a reputation for publishing groundbreaking research in all areas of physics, from particle physics to condensed matter physics and beyond. PRL is known for its rigorous standards and short article format, with a maximum length of four pages, making it an important venue for rapid communication of new findings and ideas in the physics community." data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]">Письма о физических обзорах.

При высоких температурах сверхпроводники ведут себя очень похоже на другие проводящие материалы. Но когда их охлаждают ниже определенной «критической температуры», они резко изменяются: их электрическое сопротивление полностью исчезает, и они внезапно могут проводить электричество без каких-либо потерь. Этот предел, при котором материал переходит из сверхпроводящего в нормально проводящее состояние, называется «критической температурой».

"We have now been able to calculate this "critical temperature" for a whole range of materials. With our modeling on high-performance computers, we were able to predict the phase diagram of nickelate superconductivity with a high degree of accuracyHow close the measured value conforms to the correct value." data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]">точность, как показали дальнейшие эксперименты», — говорит профессор Карстен Хелд из Института физики твердого тела Венского технического университета.

Many materials become superconducting only just above absolute zeroAbsolute zero is the theoretical lowest temperature on the thermodynamic temperature scale. At this temperature, all atoms of an object are at rest and the object does not emit or absorb energy. The internationally agreed-upon value for this temperature is −273.15 °C (−459.67 °F; 0.00 K)." data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]"> абсолютный ноль (-273,15°C), а другие сохраняют свои сверхпроводящие свойства даже при гораздо более высоких температурах. Сверхпроводник, который по-прежнему остается сверхпроводящим при нормальной комнатной температуре и нормальном атмосферном давлении, произведет фундаментальную революцию в том, как мы производим, транспортируем и используем электричество. Однако такой материал до сих пор не обнаружен.