Сверхпроводники пока далеки от потенциально возможной эффективности

Спустя почти 30 лет после открытия высокотемпературной сверхпроводимости остается много вопросов.

Но ученые из Окриджской Национальной лаборатории помогли лучше понять, что может способствовать созданию лучших сверхпроводников.

Работа, опубликованная в издании Physical Review Letters, исследует роль химических допантов, которые важны для создания высокотемпературных сверхпроводников — материалов, проводящих электричество без сопротивления. Роль допантов в сверхпроводниках является особенно таинственной, поскольку они вводят неоднородность и беспорядочность в кристаллическую структуру, что увеличивает удельное сопротивление в несверхпроводящих материалах.

Достигая лучшего понимания того, как и почему химические допанты изменяют поведение оригинального материала, ученые полагают, что способны разработать сверхпроводники, функционирующие при более высокой температуре. Это сделало бы их более практичными для применения в реальных условиях, поскольку в этом случае снизится экстремальное охлаждение, требуемое для обычных сверхпроводников.

Существующие высокотемпературные сверхпроводники работают при температурах в диапазоне от -135 градусов по Цельсию и ниже.

«В ходе данной работы мы создали структуру, которая помогает нам понять взаимосвязь сверхпроводимости и неоднородности», сообщил ведущий автор Кржиштоф Гофрик, постдок. „Впервые у нас появилась более ясная картина побочных эффектов допантов“.

Глава группы ученых Афина Сафа-Сефат отметил, что хотя с момента первого наблюдения сверхпроводимости в 1911 году ее исследователям сопутствует успех, до сих пор никто не знает, почему многие мультикомпонентные материалы становятся сверхпроводниками в условиях высокой температуры. Дальнейший прогресс зависит от ответа на фундаментальные вопросы взаимодействия атомов с кристаллом, и данная работа помогает совершить шаг вперед.

«Наши измерения сверхпроводника на основе железа показали, что сильная сверхпроводимость наблюдается в высоколегированных областях кристалла, где сгруппированы допанты», сказала Сефат. „Если нам удастся разработать кристалл, в котором такие группы организованно объединяются, мы сможем изготовить намного более эффективный сверхпроводник“.