Физики обнаружили формирование пар электронов, необходимых для сверхпроводимости, при температуре, которая ранее считалась невозможной для этого явления. Это открытие — небольшой, но значительный шаг на пути к созданию сверхпроводника, работающего при комнатной температуре.
Исследование проведено на необычном материале – электрическом изоляторе. Внутри него электроны объединяются в пары при температуре до -123 градусов Цельсия, что является одним из ключевых элементов для почти безупречного потока электричества в сверхпроводящих материалах при экстремально низких температурах. Ученые пока не могут объяснить причину этого явления, но его понимание может помочь в разработке сверхпроводников, работающих при комнатной температуре.
Сверхпроводимость возникает из-за «ряби», оставляемой электронами при движении через материал. При достаточно низких температурах эти «ряби» притягивают атомные ядра, что в свою очередь вызывает небольшое смещение заряда, притягивающее второй электрон к первому. Вопреки отталкиванию одноименных зарядов, электроны связываются в «пару Купера», которая ведет себя иначе, чем одиночные электроны, позволяя электрическому току течь без потерь.
Эксперименты показали, что в исследованном оксиде меди, легированном неодимом и церием, энергетический зазор для спаренных электронов сохраняется до 150 К, причём спаривание наиболее сильно выражено в образцах с высокой сопротивляемостью электрическому току. Несмотря на то, что этот материал вряд ли станет сверхпроводником при комнатной температуре, он может содержать ключи к созданию других материалов, способных на это. Ученые планируют изучить этот феномен глубже, чтобы использовать эти знания для создания новых сверхпроводников.
Изображение носит иллюстративный характер
Исследование проведено на необычном материале – электрическом изоляторе. Внутри него электроны объединяются в пары при температуре до -123 градусов Цельсия, что является одним из ключевых элементов для почти безупречного потока электричества в сверхпроводящих материалах при экстремально низких температурах. Ученые пока не могут объяснить причину этого явления, но его понимание может помочь в разработке сверхпроводников, работающих при комнатной температуре.
Сверхпроводимость возникает из-за «ряби», оставляемой электронами при движении через материал. При достаточно низких температурах эти «ряби» притягивают атомные ядра, что в свою очередь вызывает небольшое смещение заряда, притягивающее второй электрон к первому. Вопреки отталкиванию одноименных зарядов, электроны связываются в «пару Купера», которая ведет себя иначе, чем одиночные электроны, позволяя электрическому току течь без потерь.
Эксперименты показали, что в исследованном оксиде меди, легированном неодимом и церием, энергетический зазор для спаренных электронов сохраняется до 150 К, причём спаривание наиболее сильно выражено в образцах с высокой сопротивляемостью электрическому току. Несмотря на то, что этот материал вряд ли станет сверхпроводником при комнатной температуре, он может содержать ключи к созданию других материалов, способных на это. Ученые планируют изучить этот феномен глубже, чтобы использовать эти знания для создания новых сверхпроводников.
