Студентський проект виявляє суперпровідник з відмітною службою нетрадиційної надпровідності

Дослідники Токійського столичного університету виявили новий надпровідний матеріал. Вони поєднували залізо, нікель та цирконію, щоб створити новий цирконід перехідного металу з різними співвідношеннями заліза до нікелю. Отримані результати публікуються в Журнал сплавів та сполук.

Незважаючи на те, що і залізний цирконід, і нікель-цирконід не є надпровідними, нещодавно підготовлені суміші демонструють фазову схему “купольної форми”, типову для так званих “неконвенційних суперпровідників”, промобільна проспект для розвитку високотемпературних надпровідних матеріалів, які можна більш широко розгорнути в суспільстві.

Суперпровідники вже відіграють активну роль у передових технологіях, від надпровідних магнітів у медичних пристроях та маглевських системах до надпровідних кабелів для передачі електроенергії. Однак вони, як правило, покладаються на охолодження до температури близько чотирьох Кельвіна, ключового дорожнього блоку в більш широкому розгортанні технології.

Вчені шукають матеріали, які можуть виявляти нульовий опір при більш високих температурах, зокрема 77 поріг Кельвіна, при якому рідкий азот може бути використаний для охолодження матеріалів замість рідкого гелію.

Хороша новина полягає в тому, що перспективні кандидати почали з’являтися, як, наприклад, надпровідники на основі заліза, виявлені в 2008 році. Стає все більш зрозумілим, що високотемпературна надпровідність може дотримуватися іншого механізму від “звичайних суперпровідників”, які слідують за налагодженими теоретичними рамками, особливо теорій BCS (Bardeen-Coper-Shrieffer.

Зокрема, матеріали з магнітними елементами або тими, що демонструють “магнітне впорядкування”, почали ставати важливими для появи “нетрадиційної надпровідності”.

Тепер команда дослідників під керівництвом доцента Йошиказу Мізугучі з Токійського столичного університету задумала новий надпровідний матеріал, що містить магнітний елемент.

Вперше вони показали, що полікристалічний сплав із заліза, нікелю та цирконію демонструє надпровідні властивості.

Цікаво, що і цирконід заліза, і нікель -цирконід не є надпровідними у кристалічній формі.

В експериментах, які розпочалися як проект студентів, команда комбінувала залізо, нікель та цирконій у різних співвідношеннях, використовуючи метод, відомий як танення дуги, що підтверджує, що отриманий сплав мав таку ж кристалічну структуру, що і тетрагональні циркоконіди, сімейство перспективних надпровідних матеріалів. Було також виявлено, що константи решітки або довжини повторюваних клітин плавно змінюються із співвідношенням заліза до нікелю.

Принципово важливо, що вони знайшли область композицій, де надпровідна температура переходу піднялася, а потім впала знову. Ця «купольна» форма є перспективною ознакою нетрадиційної надпровідності.

Подальші експерименти підтвердили, що намагнітка нікелю цирконіду демонструє аномалію, що нагадує магнітну передачу, що говорить про тісний зв’язок між їх висновками та нетрадиційною надпровідністю, що виникає внаслідок магнітного порядку, запропонованого в інших матеріалах.

Вони сподіваються, що їхня нова платформа для вивчення нетрадиційної надпровідності може надихнути на наше розуміння його механізму, а також на практичну розробку передових матеріалів для наступного покоління надпровідних пристроїв.