Прошлым летом, новая эпоха для высокотемпературной сверхпроводимости был провозглашен — никель возраст. Было обнаружено, что существует несколько перспективных сверхпроводников в особый класс материалов, так называемых nickelates, которая может проводить электрический ток без сопротивления даже при высоких температурах.
Однако вскоре стало очевидно, что эти изначально впечатляющие результаты в Стэнфордском не могли быть воспроизведены другими исследовательскими группами. Ту Wien (Вена) теперь нашел причину этого: в некоторых nickelates дополнительные атомы водорода включены в структуру материала. Это полностью меняет электрическое поведение материала. В производстве новых сверхпроводников, этот эффект необходимо учитывать.
Поиск высокотемпературных сверхпроводников
Некоторые материалы доступны только сверхпроводящие возле абсолютная температура ноль-таких сверхпроводников не пригодны для технического применения. Поэтому в течение многих десятилетий, люди искали материалы, которые остаются сверхпроводящими даже при высоких температурах. В 1980-х годах, были обнаружены «высокотемпературные сверхпроводники». То, что называют «высокой температуры» в данном контексте, однако, по-прежнему очень холодно: даже высокотемпературные сверхпроводники должны быть сильно охлаждены, чтобы получить их сверхпроводящие свойства. Поэтому поиск новых сверхпроводников при еще более высоких температурах продолжается.
«В течение длительного времени, особое внимание было уделено так называемой купратов, т. е. соединения, содержащие медь. Вот почему мы также говорим о медный век», — объясняет профессор Карстен провел в Институте физики твердого тела при техническом университете Вены. «С этими купратов, какой был достигнут существенный прогресс, хотя есть еще много нерешенных вопросов в теории высокотемпературной сверхпроводимости сегодня.»
Но в течение некоторого времени, другие варианты также рассматриваются. Там уже был так называемый «железный век» на основе железосодержащих сверхпроводников. Летом 2019 года, исследовательская группа из научно-исследовательской группы Гарольд Ю. Хвана из Стэнфордского затем преуспел в демонстрации высокотемпературной сверхпроводимости в nickelates. «Исходя из наших расчетов, мы уже предложили nickelates как сверхпроводники 10 лет назад, но они несколько отличаются от тех, что уже обнаружено. Они связаны с купратов, но содержат никеля вместо атомов меди», — говорит Карстен провел.
Беда с водородом
После первоначального энтузиазма, однако, стало очевидным в последние месяцы, что nickelate сверхпроводников более трудно произвести, чем казалось вначале. Другие исследовательские группы сообщили, что их nickelates не обладают сверхпроводящими свойствами. Это кажущееся противоречие было разъяснено в ту Вена.
«Мы проанализировали nickelates с помощью суперкомпьютеров и обнаружили, что они чрезвычайно восприимчивы к водорода в материал», — сообщает Лян Си (ту Вену). В синтезе некоторых nickelates, атомы водорода могут быть включены, который полностью меняет электронные свойства материала. «Однако, этого не происходит со всеми nickelates», — говорит Лян Си «наши расчеты показывают, что для большинства из них, это энергетически более выгодно включать водорода, но не для nickelates из Стэнфорда. Даже небольшие изменения в условиях синтеза может сделать разницу».В прошлую пятницу (на 24.04.2020) группа вокруг Ariando Ariando из Национального университета Сингапура удалось сообщить, что они также преуспели в производстве сверхпроводящих nickelates. Они позволяют водорода, которая высвобождается в процессе производства побегу сразу.
Расчет критической температуры с суперкомпьютерами
В техническом университете Вены новые методы компьютерного расчета разрабатываются и используются для понимания и предсказания свойств nickelates. «Поскольку большое количество квантово-физические частицы всегда здесь играют роль и в то же время, расчеты чрезвычайно сложны», — говорит Лян си, «Но путем комбинирования различных методов, мы теперь в состоянии даже оценить критическую температуру, до которой различные материалы сверхпроводящие. Таких надежных расчетов не было возможно раньше».В частности, команда в TU Wien был в состоянии вычислить допустимый диапазон концентрации стронция, для которых nickelates являются сверхпроводящие — и этот прогноз был подтвержден в эксперименте.
«Высокотемпературная сверхпроводимость является чрезвычайно сложной и трудной области исследования», — говорит Карстен провел. «Новый nickelate сверхпроводников, вместе с нашими теоретического осмысления и предсказательная сила компьютерных расчетов, открывают в себе совершенно новый взгляд на великую мечту физики твердого тела: сверхпроводником при комнатной температуре, что значит работает без охлаждения.»
сделать разницу: спонсорские возможности
Ответить
Хотите присоединиться к обсуждению?Не стесняйтесь вносить свой вклад!