Физици постигнаха свръхпроводимост при стайна температура

Последна промяна на 05 декември 2014 в 07:44 9109 0

Снимка örg Harms/MPI for the Structure and Dynamics of Matter

Физици от Института "Макс Планк" в Хамбург, подкрепени от международен екип, са успели да постигнат свръхпроводимост без охлаждане за кратък интервал време, използвайки инфрачервени лазерни импулси. Тяхното постижение ще помогне за получаването на материали, които стават свръхпроводими при значително по-високи температури, отколкото бе достъпно досега. Това е пробив за тази технология, който разкрива нови примамливи възможности за приложение на свръхпроводимостта. 

Свръхпроводимостта е открита преди повече от 100 г., през 1911 г., от холандския физик Хейке Камерлинг Онес. Но и до днес интересът към това забележително явление не отслабва.

Свръхпроводниците, под определена критична температура, могат да пренасят електрически ток без никакво съпротивление, т.е. - без никакви загуби. Това явление се характеризира и с ефекта на Майснер - вътре в масивен свръхпроводник магнитната индукция е равна на нула. И най-удивителното е, че свръхпроводимостта е квантово явление в макроскопичен мащаб.

Огромна пречка за широката употреба на свръхпроводници е, че материалите трябва да бъдат охладени до много ниски температури - близо до абсолютната нула - минус 273 градуса по Целзий.

Чрез изследванията през годините е установено, че най-добрите проводници не са свръхпроводници и обратно – точно лошите проводници са добри свръхпроводници. Така през 1980 г., физиците открили нов клас свръхпроводници, базирани на керамични материали. Те провеждали електричество при температури от около минус 200 градуса по Целзий и затова били наричани високотемпературни свръхпроводници.

Сега международният колектив, воден от Андреа Кавалиери (Andrea Cavalleri) от Института "Макс Планк" е успял за първи път, използвайки керамичен материал - итриево бариев меден оксид (YBCO) - да постигнат свръхпроводимост при стайна температура - макар и само за няколко милионни части от микросекундата с помощта на кратки инфрачервени лазерни импулси - съобщава сайтът на института.

Учените вече са представили едно възможно обяснение на ефекта в списание Nature. Te смятат, че инфрачервените лазерни импулси не само възбуждат атомните трептения, но също така за кратко изместват позицията на атомите в кристалната решетка и по този начин се проявява свръхпроводимостта. 

Кристалът на YBCO има специална структура: тънки двойни слоеве от меден оксид се редуват с по-дебели междинни слоеве, които съдържат барий, както и мед и кислород. Свръхпроводимостта тръгва от тънките двойни слоеве на меден диоксид. Това е мястото, където електроните могат да се събират, образувайки т.н. Купърови двойки. Тези двойки могат да "тунелират" между различните слоеве - един типичен квантов ефект. Кристалът става свръхпроводящ  под критичната температура, когато Купъровите двойки тунелират и през дебелите слоеве на съседните двойни слоеве. Над критичната температура, такова свързване между двойните слоеве липсва и материалът губи свръхпроводимостта си.

Този резултат ще помогне на учените да разработят нови свръхпроводници.