Лазерные импульсы позволяют сверхпроводникам работать при более высоких температурах

Международная группа ученых во главе с Институтом Макса Планка в Гамбурге, Германия, нашла новый механизм, позволяющий сверхпроводящим материалам сохранять свои свойства при значительно более высоких температурах, чем это было возможно ранее.

Когда электроны текут через проводник, их отрицательный заряд заставляет их отталкиваться друг от друга и отскакиваться от окружающих атомов. Электроны теряют значительную часть своей энергии в этом случае, рассеивая его в виде тепла, приводя к нежелательному эффекту, который нагревает наши ноутбуки и уменьшает срок службы батареи.

Но при охлаждении на несколько градусов выше абсолютного нуля электроны в обычных материалах, таких как алюминий, олово, ртуть и свинец проводят электричество без потерь.

Со времен открытия этого своеобразного эффекта, называемого сверхпроводимостью, ученые пытались создать искусственные материалы, которые могут вести себя как сверхпроводники при более высоких температурах, чтобы проложить путь для их основного использования.

В перспективном развитии исследователи доктор Стивен Кларк и его коллеги теперь нашли способ заставить существующие сверхпроводники работать при более высоких температурах, а возможные приложения охватывают сканирование МРТ, поезда на магнитной подвеске и даже термоядерные реакторы.

Для своего эксперимента ученые взяли бакиболы углерода и калия, которые вели себя как сверхпроводники при температурах ниже -253°C и просветили их лазерами со средними инфракрасными оптическими импульсами.

В результате они обнаружили, что материал был по-прежнему сверхпроводящим при значительно более высокой температуре -173°C.

Частота света, выбранная для лазера, заставила бакиболы вибрировать. Однако, когда молекулы вибрировали при более низкой температуре -253°C, материал больше не вел себя как сверхпроводник.

По словам Кларка, это говорит о том, что исследователи обнаружили совершенно новое состояние для сверхпроводников, что лучше подходит для более высоких температур, а не просто повышает существующее и уже известное сверхпроводящее состояние.

В то время как семья из материалов керамики на основе меди, известные как купратамы, являются, пожалуй, наиболее перспективными кандидатами для сверхпроводника при комнатной температуре, их физика еще не полностью изучена. Выполненное исследование на гораздо более простых фуллереноах поможет ученым лучше понять это явление, прежде чем они смогут применить его к более перспективным материалам.

Хотя это маленький кусочек очень большой головоломки, наши результаты обеспечивают новый путь для техники и контролирующей сверхпроводимости, которые могут помочь стимулировать будущие прорывы, - говорит Кларк.

Следующим шагом для исследователей будет попытка найти сверхпроводники, которые можно заставить работать на более высоких температурах, возможно, даже при комнатной температуре.