В Сколтехе раскрыли связи сверхпроводимости

В ходе изучения в Сколковском институте науки и технологий нескольких новых видов сверхпроводников, способных работать при очень высоких температурах, обнаружилось, что они «нарушают» основы первой теории сверхпроводимости, сформулированной еще в конце 50 годов.

Исследования свойств новых сверхпроводников проводились с использованием алгоритма USPEX. Он был создан российским химиком Артемом Огановым для просчета того, как ведут себя различные кристаллы и другие структуры из множества атомов при экстремальных давлениях, температурах и в прочих условиях.

В процессе изучения российские химики заметили необычную закономерность.

Изучая сверхпроводящие свойства различных сверхпроводящих соединений сверхтяжелых элементов, ученые выяснили, что высокотемпературная сверхпроводимость характерна для веществ, в состав которых входят атомы тяжелых металлов со строго заданной структурой электронных подоболочек. Под этим словом понимают своеобразный квантовый «этаж», на котором живет большая группа электронов со схожим уровнем энергии.

Атомы с частично заполненными подоболочками, такие как уран, актиний, скандий, иттрий и прочие элементы из второй и третьей группы таблицы Менделеева, как выяснила команда Оганова, очень сильно реагируют на то, как расположены их соседи. В некоторых условиях это создает благоприятные условия для того, чтобы их электроны начинали вести себя как волны и объединялись в сверхпроводящие Куперовские пары.

Исходя из этого, российские химики просчитали сверхпроводящие свойства соединения актиния и 16 атомов водорода. Как показали этим расчеты, подобное вещество будет оставаться сверхпроводником даже при типично зимних температурах воздуха, около 22 градусов Цельсия ниже нуля, при условии, если его при этом будут сжимать до давлений, близких к полутора миллионам атмосфер.

Явление сверхпроводимости используется для получения сильных магнитных полей (например, в циклотронах), поскольку при прохождении по сверхпроводнику сильных токов, создающих сильные магнитные поля, отсутствуют тепловые потери.