Сероуглерод оказался сверхпроводником

Александр Березин — 02 июля 2013 года, 14:46

При определённых условиях сверхпроводимости можно ожидать от самых неожиданных веществ, но, пожалуй, только не от сероуглерода. А вот поди ж ты!

Группа Чунг Шик Ю (Choong-Shik Yoo) из Университета штата Вашингтон (США) смогла превратить сравнительно распространённый неметаллический растворитель в сверхпроводник.

Чтобы добиться подобного необычного результата, учёные использовали установку по созданию сверхвысокого давления, одновременно охлаждавшую сероуглерод до очень низких температур. Обычно в неметаллических веществах (кроме допированной керамики) молекулы находятся слишком далеко друг от друга — как правило, втрое дальше, чем молекулы металлов. Оттого свободное распространение электронов по таким материалам весьма затруднительно. И даже при температурах, делающих сверхпроводимыми многие металлы, тот же сероуглерод в нормальных условиях предельно далёк от сверхпроводимости.

Сероуглерод — сверхпроводник! (Здесь и ниже иллюстрации Sulfur Information Services.)


Но стоило подвергнуть сероуглерод давлению в 50 000 атмосфер (примерно равному тому, которое существует глубоко в земной мантии) и охладить до 6,5 К, как он приобрёл целый букет свойств, обычно присущих только металлам.

В частности, его молекулы выстроились в кристаллическую решётку; материал продемонстрировал магнитные свойства; наконец, появилась она — сверхпроводимость.

Хотя применяемые в качестве сверхпроводников материалы, разумеется, нельзя будет подвергать подобным давлениям, да и поддержание столь низкой температуры будет куда как накладным, результат важен уже тем, что показана сама возможность сверхпроводимости для столь нетипичного случая, как сероуглерод, в норме не являющегося даже проводником.

Особо подчёркивается, что появление сверхпроводников с атомами столь малой массы позволяет получить кристаллическую решётку, способную вибрировать и тем самым помогать созданию высокой подвижности электронов даже при значительно более высоких температурах. Реализация подобных кристаллических решёток с другими материалами может существенно продвинуть вперёд эффективность известных нам сверхпроводников.

При нормальных условиях это крайне токсичная жидкость, которую надлежит всячески изолировать от воздуха, которым вы дышите.


«Это важное открытие, которое привлечёт внимание физиков, химиков и материаловедов», — уверен Чунг Шик Ю.

Отчёт об исследовании опубликован в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Подготовлено по материалам Университета штата Вашингтон.