Студенты открыли новый уникальный сверхпроводник, который не соответствует традиционным принципам.

Сверхпроводники представляют собой материалы, которые способны передавать энергию без сопротивления при определенных условиях. Они уже применяются в сверхпроводящих магнитах для медицинских устройств и в сверхпроводящих кабелях для глубоких физических исследований.

Обычно такие материалы необходимо охлаждать до температур около четырех кельвин с использованием жидкого азота и гелия. Технологические и логистические проблемы, связанные с этим, являются основным препятствием для более широкого применения данной технологии.

Ученые активно ищут материалы, которые могут демонстрировать нулевое сопротивление при более высоких температурах. Ключевым порогом считается сверхпроводимость при 77 кельвин — при достижении этого порога для охлаждения можно использовать более доступный и удобный в обращении жидкий азот вместо жидкого гелия.

Высокотемпературная сверхпроводимость может иметь другой механизм, чем у "обычных сверхпроводников", которые следуют установленным теоретическим основам, таким как теория БКШ, разработанная Бардином, Купером и Шриффером.

Нетрадиционные сверхпроводники представляют собой многообещающее направление в исследовании высокотемпературных сверхпроводящих материалов. Ученые возлагают надежды на них для достижения безубыточной передачи энергии в промышленных масштабах.

Исследователи из Токийского столичного университета сделали открытие нового сверхпроводящего материала. Они скомбинировали железо, никель и цирконий для создания нового цирконида переходного металла с различными соотношениями железа и никеля. Об этом они рассказали в статье для издания Journal of Alloys and Compounds.

Впервые они продемонстрировали, что поликристаллический сплав железа, никеля и циркония проявляет сверхпроводящие свойства. В то время как цирконид железа и цирконид никеля в кристаллическом состоянии не являются сверхпроводящими, их комбинация значительно отличается по характеристикам от отдельных компонентов.

Эксперименты с новым материалом начались как студенческий проект. Студенты создавали сплавы железа, никеля и циркония в различных пропорциях с помощью метода дуговой плавки. Разработанный исследователями сплав имеет ту же кристаллическую структуру, что и тетрагональные циркониды переходных металлов — это группа перспективных сверхпроводящих материалов. Ученые также отметили, что константы кристаллической решетки плавно изменяются в зависимости от соотношения железа и никеля.

Важно отметить, что исследователи обнаружили область составов смеси, где температура сверхпроводящего перехода сначала повышалась, а затем вновь снижалась. Эта "куполообразная" форма является признаком нетрадиционной сверхпроводимости.

Дальнейшие эксперименты подтвердили, что намагничивание цирконида никеля демонстрирует аномалию, схожую с сверхпроводящим магнитным переходом, что также указывает на нетрадиционную сверхпроводимость.

По словам ученых, найденный ими материал открывает новые горизонты для изучения нетрадиционной сверхпроводимости. Они планируют продолжить исследование данного материала и возможности создания следующего поколения сверхпроводящих устройств на основе никель-железо-циркониевого сплава.