Российские физики из Физического института им. П.Н. Лебедева Академии наук (ФИАН) получили новый сверхпроводящий материал. Синтезированные учеными кристаллы на основе железа и мышьяка с небольшим добавлением кобальта могут выдерживать ток до миллиона ампер на квадратный сантиметр. Это свойство в сочетании со стойкостью к магнитным полям делает разработку перспективной для производства сверхмощных постоянных магнитов, говорится в присланном «Ленте.ру» пресс-релизе.
Исследователи из отдела высокотемпературной сверхпроводимости подчеркивают, что новый материал интересен как основа для сверхмощных постоянных магнитов. Руководитель получившей кристаллы группы, ведущий научный сотрудник Юрий Ельцев, указывает на удачное сочетание сразу нескольких характеристик: «В этих материалах высока температура сверхпроводящего перехода, значения верхнего критического поля (магнитное поле, которое при данной температуре вызывает переход вещества из сверхпроводящего состояния в нормальное) и плотности критического тока».
Образцы поддерживают сверхпроводимость (то есть нулевое электрическое сопротивление) вплоть до миллиона ампер на квадратный сантиметр. Обычный медный провод сечением в один квадратный сантиметр перегревается уже при 350 амперах, причем даже в идеальных условиях: если они подвешены в воздухе и хорошо охлаждаются. Кроме того, новый материал также выдерживает помещение в сильное, до ста тесла, магнитное поле. Для сравнения, магниты уже в несколько тесла могут вырывать из рук стоящего рядом человека связки ключей, а мировой рекорд постоянного магнита характеризуется полем с индукцией 33,8 тесла. Переход в сверхпроводящее состояние у разработки ФИАН происходит при 21 градусе Кельвина.
Ельцев считает, что их разработка может оказаться перспективнее купратов: соединений на основе меди, которые обладают более высокой температурой перехода в сверхпроводящее состояние, но при этом имеют и ряд недостатков. Ученый сообщил, что в России достаточно плохо представлены исследования купратов и диборида магния, который довольно быстро прошел путь от открытия до коммерческого применения. «Если в купратах заметен «провал», диборидом магния в России почти никто не занимался, то в пниктидах, например, по нашим публикациям, отставание составляет максимум года полтора, то есть вполне преодолимо», приводит слова исследователя пресс-служба ФИАН. Пниктидами, то есть соединениями элементов V группы таблицы Менделеева, начали заниматься около пяти лет назад, когда впервые открыли их сверхпроводящие свойства. Ученые добавляют, что в зарубежных лабораториях подобные материалы синтезировали несколько лет назад, а в России ими начали заниматься сравнительно недавно. Однако это не помешало получить образцы с показателями на уровне лучших зарубежных.
Помимо сугубо практических задач, пниктиды, как утверждают исследователи, интересны с теоретической точки зрения. В частности, остается неясным то, за счет чего в них возникает сверхпроводимость. Теория связывает потерю электрического сопротивления с объединением электронов в пары, однако механизм формирования электронных пар в пниктидах до конца не изучен. Сопоставляя разные типы сверхпроводников друг с другом ученые рассчитывают приблизиться к разработке общей теории сверхпроводимости. Общая теория, в свою очередь, облегчит разработку сверхпроводников с возможно большей рабочей температурой и максимально доступного состава. Новая российская разработка примечательна еще и тем, что использует сравнительно доступные вещества вместо редкоземельных дорогих элементов.