Более 30 лет максимальная температура сверхпроводимости при обычном атмосферном давлении оставалась неизменной — 133 кельвина. Несмотря на многочисленные исследования, ни одному материалу не удавалось преодолеть этот рубеж без использования экстремального давления. Теперь ученые из Хьюстонского университета и Аргоннской национальной лаборатории США сообщили о новом рекорде — 151 кельвин, что на 18 кельвинов выше прежнего достижения.
В основе работы лежит хорошо известный сверхпроводник на основе оксида меди Hg-1223, который и удерживал предыдущий мировой рекорд. Исследователи поместили небольшие образцы материала в алмазную наковальню, где создали давление около 30 гигапаскалей. В таких условиях температура сверхпроводящего перехода значительно увеличилась.
Ключевой этап эксперимента наступил после завершения сжатия. Вместо медленного снятия давления ученые быстро его сбросили, одновременно сохранив образец в охлажденном состоянии. Такой подход позволил «зафиксировать» материал в особом метастабильном состоянии, благодаря чему он сохранил улучшенные свойства даже после полного возвращения к атмосферному давлению.
Чтобы понять природу этого эффекта, команда использовала синхротронный источник Advanced Photon Source. Рентгеновский анализ показал, что после резкой декомпрессии в кристаллической структуре сохраняются многочисленные микроскопические дефекты. Обычно подобные изменения считаются нежелательными, однако в данном случае именно они, по всей видимости, помогают стабилизировать сверхпроводящее состояние при более высокой температуре.
Хотя новый материал по-прежнему требует глубокого охлаждения и пока далек от работы при комнатной температуре, само достижение считается важным шагом вперед. В отличие от многих экспериментальных сверхпроводников, которым необходимо постоянно находиться под гигантским давлением, этот образец сохраняет свои свойства уже при обычных условиях. Это значительно упрощает дальнейшие исследования и открывает возможность для поиска практических применений.
Авторы работы считают, что аналогичный подход можно проверить и для других высокотемпературных сверхпроводников. Если метод окажется универсальным, он может ускорить разработку материалов, пригодных для использования в энергетике, сверхмощных магнитах, квантовых компьютерах и перспективных термоядерных реакторах.
Читать TechDigest в Google
