Ученые создали новую никелевую структуру с высокотемпературной сверхпроводимостью.

Исследователи уже давно стремятся найти сверхпроводник, который функционировал бы при комнатной температуре и атмосферном давлении — материал, способный проводить электрический ток без сопротивления в таких условиях. Это могло бы кардинально изменить энергопотребление человечества.

Сверхпроводимость без необходимости значительного охлаждения материала с использованием азота, гелия или дорогостоящих и сложных систем охлаждения значительно уменьшит потери энергии, возникающие при передаче электричества, что приведет к значительному увеличению эффективности и снижению расходов.

Сверхпроводники, теряющие сопротивление при температурах ниже 77 кельвин, ниже точки кипения азота, считаются высокотемпературными. До настоящего времени их в основном создавали на основе соединений меди и железа. При высоком давлении среды, сверхпроводники на основе никеля также демонстрировали необходимые свойства.

Ученые синтезировали тонкие пленки бислойного никелата (La₂.₈₅Pr₀.₁₅Ni₂O₇) и выяснили, что один из образцов функционирует как высокотемпературный сверхпроводник при нормальном атмосферном давлении. Работа опубликована в журнале Nature.

Эта работа является частью долгосрочного проекта, нацеленного на поиск высокотемпературных сверхпроводников на основе никеля. Исследование длилось три года и включало в себя выращивание никелатов с контролируемым замещением редкоземельных металлов и точным регулированием содержания кислорода в пленках.

Для высокотемпературных сверхпроводников существует еще один важный температурный порог — 40 кельвинов, -233 градуса Цельсия. За этой границей традиционные теории сверхпроводимости предсказывают менее благоприятные свойства сверхпроводника по сравнению с более низкими температурами.

Новый высокотемпературный никелатовый сверхпроводник был обнаружен исследователями в ходе экспериментов с эпитаксиально выращенными тонкими пленками бислойного никелата. В последнем успешном эксперименте ученые заменили часть лантана на празеодим в структуре никелата. Испытания показали, что материал переходит в состояние сверхпроводимости при температуре около -228 градусов Цельсия.

Исследователи предполагают, что их новая разработка высокотемпературного никелатового сверхпроводника откроет новые возможности для дальнейших исследований и создания структур — как на основе никеля, так и на основе других металлов. Это также может помочь ученым лучше понять, почему некоторые материалы способны переходить в сверхпроводящее состояние.