Физика

Обнаружен сверхпроводящий двумерный материал

Сверхпроводящие материалы могут проводить электричество полностью без потери энергии. Теперь исследователи в Упсале обнаружили сверхпроводящие материалы толщиной всего три атома. Сверхпроводящие материалы могут проводить электричество полностью без потери энергии. Высокотемпературная сверхпроводимость в оксидах меди была открыта 30 лет назад, но причина их высокой температуры перехода до сих пор остается загадкой. Исследователи из Упсалы подошли к решению загадки с помощью недавно открытого материала, который является сверхпроводящим, несмотря на то, что его толщина составляет всего три атома.

Сверхпроводимость означает, что электроны, которые обычно отталкивают друг друга, образуют так называемые куперовские пары, которые движутся без сопротивления через материал. Теория Бардина-Купера-Шриффера (BCS) дает базовое объяснение сверхпроводимости, но не может предсказать, станет ли материал сверхпроводящим или при какой температуре перехода это произойдет.

Позже Элиашберг сформулировал точную математическую теорию, которая могла бы в принципе предсказать сверхпроводимость в реальных материалах, но теория требует сложных многочисленых вычислений. В последние годы в Университете Уппсалы был разработан код сверхпроводимости (UppSC).

Код является передовым исследовательским инструментом для расчета точной автономной традиционной и нетрадиционной сверхпроводимости на основе входных данных для конкретного материала, рассчитанных с использованием методов первого принципа.

Материал только с одним монослоем

В рамках международного сотрудничества физики Йонас Бекаерт, Михаил Петров и Милорад Милошевич из Университета Антверпена, а также Алекс Аперис и Питер Оппениер из Уппсальского университета показали, что появились новые неизвестные высокотемпературные сверхпроводники. Одним из таких материалов, которые обнаружили исследователи, является гидрированный диборид магния MgB2H. Что удивительно, так это то, что материал представляет собой только монослой, то есть толщиной в три атома. Согласно тому, что было известно ранее, двумерный материал мог иметь только очень низкую температуру перехода.

Расчеты с использованием кода сверхпроводника, разработанного в Упсале, показали, что это обычный сверхпроводник с очень высокой температурой перехода, равной 67 К в равновесии и 100 К, которая достигается, когда материал находится под напряжением. Расчеты также показали, что колебания атомов водорода, которые были тесно связаны с движением электронов, внесли значительный вклад в высокий Tc.

Исследование показывает, что в будущем могут быть разработаны новые захватывающие сверхпроводники.

«Наше открытие дает надежду на новые сверхпроводящие материалы, которые, в свою очередь, открывают возможности для технологически значимых применений высокотемпературной сверхпроводимости», - говорит Алекс Аперис.

Back to top button