Японцы открыли сверхпроводник с признаком нетрадиционной сверхпроводимости

Нетрадиционная сверхпроводимость выходит за рамки классической теории сверхпроводимости и открывает новые перспективы для поиска материалов с уникальными свойствами, такими как способность проводить электрический ток без сопротивления. Это особенно важно для разработки высокотемпературных сверхпроводников, которые могут повысить эффективность в энергетике, транспорте и приборостроении.

Исследователи из Токийского столичного университета (Tokyo Metropolitan University) открыли новый

сверхпроводящий материал. Они объединили железо, никель и цирконий, создав новый цирконид переходного металла с различными соотношениями железа и никеля. Хотя цирконид железа и цирконид никеля не проявляют сверхпроводящих свойств, созданные в университете соединения демонстрируют характерную для нетрадиционной сверхпроводимости «куполообразную» фазовую диаграмму, что делает их крайне перспективными.

Обычная сверхпроводимость, описанная традиционной теорией Бардина–Купера–Шриффера (BCS), пока не позволяет значительно приблизиться к созданию материалов с высокотемпературной сверхпроводимостью. Идеальным вариантом стало бы обнаружение материалов, демонстрирующих сверхпроводимость при комнатной температуре. Однако даже доступные материалы, работающие при охлаждении жидким азотом (-196 ℃), уже были бы научным прорывом.

Нетрадиционная сверхпроводимость — один из путей к созданию таких материалов. Например, многообещающие результаты показали сверхпроводники на основе железа, открытые в 2008 году. Всё больше данных указывает на то, что высокотемпературная сверхпроводимость может возникать по механизму, отличному от традиционной теории BCS. Магнитная упорядоченность, присутствующая в подобных соединениях, указывает на их перспективы в области нетрадиционной сверхпроводимости. Именно в этом направлении японские учёные добились успеха.

Впервые было показано, что поликристаллический сплав железа, никеля и циркония обладает сверхпроводящими свойствами. При этом ни цирконид железа, ни цирконид никеля в кристаллической форме сверхпроводимости не демонстрируют. Используя дуговую плавку, исследователи объединяли железо, никель и цирконий в различных соотношениях. Оказалось, что полученный сплав имеет ту же кристаллическую структуру, что и циркониды тетрагональных переходных металлов — семейства перспективных сверхпроводящих материалов. Размеры ячеек кристаллической решётки плавно менялись в зависимости от соотношения компонентов, что усиливало или ослабляло признаки сверхпроводимости.

Интересно, что открытие, сделанное в Токийском столичном университете, выросло из студенческой работы, но уже подталкивает мировое научное сообщество к новому пониманию механизма нетрадиционной сверхпроводимости и созданию передовых материалов для следующего поколения сверхпроводящих устройств. Ещё одним любопытным фактом можно считать открытие в России месторождения миассита — первого обнаруженного в природе нетрадиционного сверхпроводника. Но это будет уже другая история.