Ученые объяснили неудачи высокотемпературной сверхпроводимости

Физики объяснили, почему высокотемпературные сверхпроводники проводят электрический ток хуже, чем предсказывает теория. Статья ученых появилась в журнале Nature Physics. Ее краткое содержание приведено в пресс-релизе университета Флориды.
Сверхпроводимостью называют состояние, в которое переходят некоторые материалы при низких температурах, и которое характеризуется нулевым электрическим сопротивлением. Это означает, что токи в сверхпроводниках могут протекать неограниченно долгое время. У сверхпроводников есть один серьезный недостаток, который мешает их широкому внедрению в практику, - их свойства проявляются только при экстремально низких температурах, лишь немного превосходящих температуру абсолютного нуля (ноль кельвинов, или минус 273,15 градусов Цельсия).

Однако физикам удалось найти некоторые вещества, у которых сверхпроводящие свойства проявляются при более "приемлемых" температурах (например, диборид магния переходит в сверхпроводящее состояние при 40 кельвинах). Такие вещества называют высокотемпературными сверхпроводниками. По сравнению с "обычными" высокотемпературные сверхпроводники поддерживают ток намного хуже. Теория предполагала, что причиной несовершенства высокотемпературных проводников является их атомная структура. Ряды атомов в кристаллической решетке высокотемпературных сверхпроводников "выровнены" неидеально, и электрический ток затухает на образующихся "стыках" (поверхность, по обе стороны от которой кристаллические решетки имеют разную пространственную ориентацию, называют границей зерна).

Авторы новой работы при помощи созданной ими математической модели смогли в деталях объяснить, почему эффект границы зерна оказывает столь сильное влияние на способность материала проводить ток. Исследователи не предлагают способа преодолеть этот эффект, однако подчеркивают, что их работа поможет лучше объяснить результаты опытов с высокотемпературными сверхпроводниками.

Недавно другой коллектив физиков представил теоретические обоснования того, что графан - новый материал, полученный из графена в 2009 году, - может переходить в сверхпроводящее состояние при очень высоких температурах - около 90 кельвинов.