Студенти виявили новий нетрадиційний надпровідник.

Суперпровідники — це матеріали, які можуть за певних умов передавати енергію без втрат на опір. Їх уже використовують у суперпровідних магнітах для медичних приладів та в суперпровідних кабелях для фундаментальних фізичних досліджень.

Такі матеріали, як правило, потрібно охолоджувати до температур близько чотирьох кельвінів за допомогою рідкого азоту та гелію. Пов'язані з цим технологічні та логістичні труднощі є ключовою перешкодою на шляху до більш широкого впровадження технології.

Вчені шукають матеріали, які можуть демонструвати нульовий опір при вищих температурах. Важливим порогом дослідники вважають суперпровідність при температурі 77 кельвінів — з цього моменту для охолодження замість рідкого гелію можна використовувати більш дешевий і простий у використанні рідкий азот.

Високотемпературна суперпровідність може слідувати іншому механізму, ніж «звичайні суперпровідники», які керуються усталеними теоретичними основами, зокрема теорією БКШ, Бардіна — Купера — Шріффера.

Нетрадиційні суперпровідники — це багатообіцяючий напрямок у дослідженні високотемпературних суперпровідних матеріалів. На них вчені покладають надії щодо передачі енергії без втрат в промислових масштабах.

Дослідники з Токійського столичного університету відкрили новий суперпровідний матеріал. Вони об'єднали залізо, нікель і цирконій, щоб створити новий цирконід перехідного металу з різним співвідношенням заліза до нікелю. Про результати фізики розповіли у статті для видання Journal of Alloys and Compounds.

Вони вперше продемонстрували, що полікристалічний сплав заліза, нікелю та цирконію проявляє суперпровідні властивості. Окремо цирконід заліза та цирконід нікелю не є суперпровідними в кристалічній формі, але їх суміш суттєво відрізняється за властивостями від окремих речовин.

Експерименти з новим матеріалом почалися як студентський проект. Студенти створювали сплави заліза, нікелю та цирконію в різних співвідношеннях методом дугового плавлення. Створений дослідниками сплав має таку ж кристалічну структуру, що й тетрагональні цирконіди перехідних металів — це сімейство перспективних суперпровідних матеріалів. Вчені також виявили, що константи кристалічної решітки плавно змінюються в залежності від співвідношення заліза до нікелю.

Важливо, що дослідники знайшли область складів суміші, де температура суперпровідного переходу спочатку підвищувалася, а потім знову знижувалася. Ця «куполоподібна» форма — ознака нетрадиційної суперпровідності.

Подальші експерименти підтвердили, що намагнічення цирконіду нікелю демонструє схожу на суперпровідний магнітний перехід аномалію, що також свідчить про нетрадиційну суперпровідність.

За словами вчених, знайдений ними матеріал відкриває нові можливості для вивчення нетрадиційної суперпровідності. Вони продовжать дослідження матеріалу та можливості створення наступного покоління суперпровідних пристроїв на основі сплаву нікель-залізо-цирконій.