Международная команда физиков из Института структуры и динамики вещества Макса Планка с помощью коротких инфракрасных лазерных импульсов получила сверхпроводимость в высокотемпературном сверхпроводнике YBCO при комнатной температуре.

         Сверхпроводимость — уникальное свойство некоторых материалов, которое позволяет передавать электричество без сопротивления, а, следовательно, без потерь.

   Первый серьёзный переворот в этой области произошёл около 25 лет назад с открытием так называемых высокотемпературных сверхпроводников. Несмотря на название, их всё ещё требовалось охлаждать до весьма низких с точки зрения человека температур. Но инженеры с помощью жидкого азота научились использовать сверхпроводимость в некоторых устройствах, например, в магнитно-резонансных томографах и в ускорителях частиц.

    Ряд работ, начатых в 2013 году, приближает человечество к созданию проводников, демонстрирующих нулевое сопротивление при комнатной температуре. Международная команда физиков из Института структуры и динамики вещества Макса Планка (Max-Planck-Institut für Struktur und Dynamik der Materie) с помощью коротких инфракрасных лазерных импульсов получила сверхпроводимость в высокотемпературном сверхпроводнике YBCO при комнатной температуре. Обычно этот сверхпроводник переходит в сверхпроводящее состояние при -1800С.

   Этот материал обладает сложной структурой: тонкие двойные слои оксида меди чередуются с более толстыми промежуточными слоями, содержащими барий, медь и кислород. Сверхпроводимость возникает между тонкими слоями, где электроны объединяются в так называемые куперовские пары, которые свободно проходят сквозь слои материала.

       Ещё год назад физики под руководством Андреа Каваллери обнаружили необычный эффект от облучения YBCO лазерными импульсами. Они предположили, что короткие вспышки света кратковременно изменяли связи между двойными слоями оксида меди. Однако понять причины возникновения сверхпроводимости при комнатной температуре удалось только при использовании самого мощного в мире рентгеновского лазера (LCLS).

     Эксперимент состоял из воздействия на сверхпроводник импульсом инфракрасного света, что вызывало колебание отдельных атомов, и последующего короткого рентгеновского импульса, который позволял точно определить кристаллическую структуру возбужденного материала.

    Резонансное колебание атомов кислорода (размытые) между слоями оксида меди (голубые) под действием световых импульсов вызывает изменение положения атомов в кристаллической решётке.

      Оказалось, что импульс инфракрасного света не только вызывает колебания атомов в материале, но и заставляет их изменять свою позицию в кристалле. Установлено, что в результате слои диоксида меди становились толще на 2 пкм, это всего лишь 0,01 от диаметра составляющих их атомов. Точно на такое же расстояние сокращалось расстояние между двумя соседними слоями. Этого хватило для возникновения сверхпроводимости при комнатной температуре.

     Это грандиозный прорыв в изучении сверхпроводимости. Когда полученный эффект станет возможно применить на практике,  то это будет настоящая техническая  революция.

          Источник: http://www.vesti.ru/doc.html?id=2188918&cid=2161#

 

Энергетика и промышленность России - информационный портал           Научный журнал “Видеонаука          Наука и технологии России − STRF.ru

Другие партнёры сайта