Ученые идентифицировали первый в мире «нетрадиционный» сверхпроводник, обнаруженный в природе
Немногие материалы обладают сверхъестественной способностью проводить ток практически без сопротивления, что известно как сверхпроводимость. Лишь немногие из них можно найти в природе.
Ученые обнаружили, что один материал с формулой, найденной в природе, способен проявлять сверхпроводимость при низких температурах без использования типичных квантовых трюков, что делает его первым нетрадиционным сверхпроводником. в своем роде.
Сверхпроводники интересны и чрезвычайно полезны, поскольку проводят электричество без потерь энергии. Обычно это происходит благодаря тому, что их электроны разделяют идентичность в так называемых куперовских парах, что позволяет им с относительной легкостью проскальзывать сквозь беспорядочные атомы.
Куперовские пары в нетрадиционных сверхпроводниках соединяются способами, которые ранее не были известны. описаны в ранних моделях сверхпроводимости, что также означает, что они появляются при более высоких температурах.
Благодаря серии подробных лабораторных испытаний международная группа исследователей обнаружила, что минерал миассит, уже известный как сверхпроводник, может показать свойства нетрадиционного сверхпроводника.
Тот факт, что миассит встречается в природе, а также то, что ученые могут синтезировать его в лаборатории, делает его еще более редким. Однако стоит отметить, что маловероятно, что какие-либо кусочки миассита, обнаруженные в природе, когда-либо будут иметь чистоту, необходимую для функционирования в качестве нетрадиционного сверхпроводника.
«Интуитивно вы думаете, что это то, что производится намеренно во время целенаправленный поиск, и он не может существовать в природе», — говорит физик Руслан Прозоров из Университета штата Айова. «Но оказывается, что это так».
Для установления нетрадиционной сверхпроводимости миассита были использованы три различных теста, включая лондонский тест на глубину проникновения, который измеряет реакцию материала на слабое магнитное поле.
Другое испытание включало создание дефектов в материале, которые могут повлиять на температуру, при которой он становится сверхпроводником. Нетрадиционные сверхпроводники гораздо более чувствительны к беспорядку, вызванному этими дефектами, чем обычные сверхпроводящие материалы.
Это открытие было сделано в рамках усилий по поиску новых, новых материалов для развития таких областей, как квантовая наука. Это привело команду к открытию миассита (Rh17S15), который сочетает в себе элемент с высокой температурой плавления (родий) и летучий элемент (серу).
«Вопреки природе чистых элементов, мы осваиваем использование смесей этих элементов, которые позволяют выращивать кристаллы при низких температурах с минимальным давлением паров», — говорит физик Пол Кэнфилд из Университета штата Айова.
«Это похоже на поиск скрытой рыболовной ямы, полной большой жирной рыбы. В системе Rh-S мы обнаружили три новых сверхпроводника».
Сверхпроводники уже широко используются в таких технологиях, как МРТ-сканеры. и большие ускорители частиц, но здесь гораздо больше потенциала. Учитывая уникальную природу миассита, он может составлять значительную часть этого потенциала – особенно в его чистой, синтезированной форме.
Нетрадиционные сверхпроводники могут быть сложными, но они также интересны, потому что обещают открыть новые возможности. новые открытия в физике и новые способы применения сверхпроводниковой технологии.
«Раскрытие механизмов, лежащих в основе нетрадиционной сверхпроводимости, является ключом к экономически обоснованному применению сверхпроводников», — говорит Прозоров.
Результат исследования опубликован. в коммуникационных материалах.
