Минус 12 - это уже почти Сочи. Как супергидриды избавляют физику от необходимости экстремального холода
NewsMakerФизики нашли способ передавать энергию без сопротивления при -12 градусах.
Электричество без потерь - мечта инженеров с момента открытия сверхпроводимости. Материалы, способные проводить ток без малейшего сопротивления, уже работают в МРТ-аппаратах, ускорителях частиц и поездах на магнитной подушке. Беда в одном: для работы большинству сверхпроводников нужен холод в сотни градусов ниже нуля. Учёные из Аргоннской национальной лаборатории Министерства энергетики США сделали шаг к тому, чтобы изменить ситуацию.
Команда под руководством физика Маддури Сомаязулу изучала особый класс материалов - супергидриды. В отличие от классических сверхпроводников, супергидриды переходят в нужное состояние уже при температуре около минус 12 градусов Цельсия. Загвоздка в том, что для этого требуется колоссальное давление. Чтобы его достичь, исследователи сжимали крошечный образец между двумя алмазами - специальная наковальня способна создавать давление до пяти миллионов атмосфер.
Чтобы снизить необходимое давление и сделать материал стабильнее, учёные добавили в лантановый супергидрид небольшое количество иттрия. Затем команда направила на образец мощный пучок рентгеновских лучей из обновлённого ускорителя APS и изучила структуру вещества на атомном уровне . Луч фокусировался на участке толщиной в несколько микрометров - это примерно одна семидесятая ширины человеческого волоса.
Результаты оказались неожиданными: даже незначительные различия в расположении атомов в кристаллической решётке заметно влияют на сверхпроводимость. Исследователи обнаружили две разные кристаллические структуры одного и того же вещества, каждая из которых переходит в сверхпроводящее состояние при чуть отличающейся температуре. «Теперь мы можем изучать атомарные структуры с беспрецедентной детализацией в условиях экстремального давления», - отметил Сомаязулу.
Давление в 1,4 миллиона атмосфер, при котором проводились опыты, всё ещё далеко от практического применения. Тем не менее учёные рассматривают полученные данные как часть долгого, но реального пути вперёд: добавляя в состав новые элементы, команда рассчитывает постепенно снижать необходимое давление — вплоть до того момента, когда высокотемпературные сверхпроводники можно будет использовать за пределами лаборатории.
Электричество без потерь - мечта инженеров с момента открытия сверхпроводимости. Материалы, способные проводить ток без малейшего сопротивления, уже работают в МРТ-аппаратах, ускорителях частиц и поездах на магнитной подушке. Беда в одном: для работы большинству сверхпроводников нужен холод в сотни градусов ниже нуля. Учёные из Аргоннской национальной лаборатории Министерства энергетики США сделали шаг к тому, чтобы изменить ситуацию.
Команда под руководством физика Маддури Сомаязулу изучала особый класс материалов - супергидриды. В отличие от классических сверхпроводников, супергидриды переходят в нужное состояние уже при температуре около минус 12 градусов Цельсия. Загвоздка в том, что для этого требуется колоссальное давление. Чтобы его достичь, исследователи сжимали крошечный образец между двумя алмазами - специальная наковальня способна создавать давление до пяти миллионов атмосфер.
Чтобы снизить необходимое давление и сделать материал стабильнее, учёные добавили в лантановый супергидрид небольшое количество иттрия. Затем команда направила на образец мощный пучок рентгеновских лучей из обновлённого ускорителя APS и изучила структуру вещества на атомном уровне . Луч фокусировался на участке толщиной в несколько микрометров - это примерно одна семидесятая ширины человеческого волоса.
Результаты оказались неожиданными: даже незначительные различия в расположении атомов в кристаллической решётке заметно влияют на сверхпроводимость. Исследователи обнаружили две разные кристаллические структуры одного и того же вещества, каждая из которых переходит в сверхпроводящее состояние при чуть отличающейся температуре. «Теперь мы можем изучать атомарные структуры с беспрецедентной детализацией в условиях экстремального давления», - отметил Сомаязулу.
Давление в 1,4 миллиона атмосфер, при котором проводились опыты, всё ещё далеко от практического применения. Тем не менее учёные рассматривают полученные данные как часть долгого, но реального пути вперёд: добавляя в состав новые элементы, команда рассчитывает постепенно снижать необходимое давление — вплоть до того момента, когда высокотемпературные сверхпроводники можно будет использовать за пределами лаборатории.