В нарушении сверхпроводимости материалов оказался виноват водород

Прошедшим в летнюю пору была объявлена ​​новенькая эпоха высокотемпературной сверхпроводимости — никелевая эпоха. Было найдено, что есть многообещающие сверхпроводники в особом классе материалов, так именуемые никелаты, которые могут проводить электронный ток без какого-нибудь сопротивления даже при больших температурах. Но повторить этот опыт не удавалось никому в течение года. Оказалось, в этом были повинны атомы водорода. исследование о этом размещено в Physical Review Letters.

Но скоро сделалось разумеется, что эти впечатляющие результаты Стэнфорда не могут быть воспроизведены иными исследовательскими группами. Но Институт Туена в Вене отыскал причину: в неких никелатах в структуру материала включены доп атомы водорода. Это вполне меняет электронное <span class="wp-tooltip" title="Целеориентированная активность звериного организма служащая для воплощения контакта с миром вокруг нас В базе поведения лежат потребности звериного организма над которыми надстраиваются исполнительные деяния служащие материала. При изготовлении новейших сверхпроводников этот эффект сейчас нужно учесть.

Некие материалы являются сверхпроводящими лишь поблизости абсолютного нуля температуры — такие сверхпроводники не подступают для технических применений. Потому в протяжении десятилетий люди находили материалы, которые остаются сверхпроводящими даже при наиболее больших температурах. В 1980-х годах были открыты «высокотемпературные сверхпроводники». Но даже эти вроде бы высочайшие температуры по сути были совершенно прохладными: даже высокотемпературные сверхпроводники должны очень охлаждаться, чтоб получить их сверхпроводящие характеристики. Потому поиск новейших сверхпроводников при еще наиболее больших температурах длится.

В течение долгого времени особенное внимание уделялось так именуемым купратам, другими словами соединениям, содержащим медь. Вот почему был век меди. С этими купратами был достигнут некий принципиальный прогресс, хотя сейчас в теории высокотемпературной сверхпроводимости остается много открытых вопросцев.

Карстен Хельд из Института физики твердого тела в Институте Туена

Но в течение некого времени остальные способности также рассматривались. Уже существовал так именуемый металлический век на базе железосодержащих сверхпроводников. В летнюю пору 2019 года исследовательской группе Гарольда Хуанга из Стэнфорда удалось показать высокотемпературную сверхпроводимость никелатов.

Но опосля некого начального интереса в крайние месяцы сделалось разумеется, что никелевые сверхпроводники труднее создавать, чем сначало предполагалось. Остальные исследовательские группы сказали, что их никелаты не владеют сверхпроводящими качествами. Это явное противоречие было разъяснено в этом исследовании.

Основываясь на наших расчетах, мы уже давали никелаты в качестве сверхпроводников 10 лет вспять, но они несколько отличались от тех, которые были обнаружены в истинное время. Они относятся к купратам, но содержат атомы никеля заместо атомов меди.

Карстен Хельд из Института физики твердого тела в Институте Туена

Физики проанализировали никелаты при помощи суперкомпьютеров и нашли, что они очень восприимчивы к действию водорода в материале. При синтезе неких никелатов могут быть включены атомы водорода, что вполне меняет электрические характеристики материала. Но этого не происходит со всеми никелатами. Расчеты демонстрируют, что для большинства из их энергетически прибыльнее включать водород, но не для никелатов из Стэнфорда. Даже маленькие конфигурации в критериях синтеза могут иметь

Высокотемпературная сверхпроводимость — очень непростая и тяжелая область исследовательских работ. Новейшие никелевые сверхпроводники вкупе с нашим теоретическим осознанием и предсказательной силой компьютерных вычислений открывают совсем новейший взор на величавую мечту физики твердого тела: сверхпроводник при температуре окружающей среды, который, как следует, работает без какого-нибудь остывания.

Карстен Хельд из Института физики твердого тела в Институте Туена

Тут же исследователи разрабатывали и употребляли новейшие компьютерные способы расчета для осознания и прогнозирования параметров никелатов. Так как огромное количество квантово-физических частиц постоянно играет роль в одно и то же время, вычисления очень сложны, но, сочитая разные способы, можно оценить критичную температуру, до которой разные материалы являются сверхпроводящими. Так ученые смогли высчитать допустимый спектр концентрации стронция, для которого никелаты являются сверхпроводящими, и сейчас этот прогноз подтвердился в опыте.

Источник