Această lucrare a început în 1975, în timpul finalizării unui proiect de diplomă la Institutul de Tehnologie Electronică din Moscova. Apoi am vrut să creez un element activ de film folosind electroni fierbinți. Dar când am aflat despre ipoteza Ginzburg-Kirzhnits, propusă în 1963, mi-am dat seama că sandvișurile pe care trebuia să le creez îndeplineau exact cerințele acestei ipoteze.

În 1957 Bardeen-Cooper-Schrieffer a creat teoria supraconductivității, unde rolul principal în fenomenul de supraconductivitate a fost atribuit formării de electroni perechi prin interacțiunea cu fononii, iar temperatura critică de tranziție a unui metal la starea de supraconductivitate este determinată de o anumită temperatură caracteristică a fononilor. Această temperatură caracteristică este aproximativ egală cu temperatura Debye a fononilor, iar temperatura critică de tranziție a metalului la starea supraconductoare este determinată de formula:

unde g o constantă proporțională cu forța de atracție dintre electroni. Deoarece temperatura Debye a fononilor nu poate depăși câteva sute de grade, o estimare aproximativă a mecanismului fononului de supraconductivitate la acel moment a arătat că temperatura critică a mecanismului fononului nu poate depăși 25 ° K. Prin urmare, Ginzburg - Kirzhnits a propus utilizarea altor particule pentru a împerechea electroni, de exemplu de tip excitoni de electroni. Deoarece temperatura Debye a excitonilor poate fi de mii și chiar zeci de mii de grade, calculele teoretice brute au arătat că temperatura critică a mecanismului excitonic pentru tranziția unui metal la starea supraconductoare poate ajunge la 300 ° K sau mai mult, ceea ce corespunde la temperatura camerei și mai sus. Așa s-a născut proiectarea sandvișului Ginzburg-Kirzhnitz pentru mecanismul de exciton al supraconductivității, pe care o vedeți în fig. 1, deși acum știu sigur că într-un astfel de sandwich împerecherea electronilor nu va avea loc niciodată prin interacțiunea cu excitonii.

Fig.1 Sandwich pentru mecanismul exciton al supraconductivității.

Mai mult decât atât, pot spune că în timpul dezvoltării teoriei excitonice a supraconductivității la temperatură înaltă, a fost făcută o inexactitate în calcularea funcțiilor de undă electronică, astfel încât temperatura critică a mecanismului excitonului poate atinge nu numai temperatura camerei, dar și o depășește cu câteva. ori. În acel moment, am avut ocazia să mă întâlnesc cu unul dintre dezvoltatorii teoriei supraconductivității la temperatură înaltă. Când l-am întrebat dacă ar putea apărea un mecanism excitonic de supraconductivitate într-o structură formată din bile metalice care măsoară mai multe distanțe interatomice, înconjurate de un strat subțire de dielectric și comprimate la distanțe interatomice. El a răspuns că în astfel de structuri trebuie respectat. De atunci, a început să creeze sandvișuri cu mai multe straturi, în care stratul principal avea structura menționată mai sus. La finalul proiectului de teză, am descoperit că pe mai multe probe există salturi de curent în caracteristicile curent-tensiune, iar conductivitatea acestora se modifică cu un ordin de mărime la o anumită tensiune. Acest lucru este prezentat în Fig. 2. Figura 3 prezintă o caracteristică tipică a structurilor supraconductor-izolator-superconductor.

Fig.2 V.A.H. probele măsurate în 1976

Fig. 3 Caracteristici tipice curent-tensiune ale structurilor supraconductor izolator supraconductor.

O astfel de comportare a caracteristicii curent-tensiune în fenomenele studiate există numai în structurile supraconductor-izolator-superconductor (S - I -S). M-am întâlnit din nou cu unul dintre dezvoltatorii teoriei temperaturii înalte și am reușit să-l conving că astfel de caracteristici pot fi date de structuri.SI-S. El nu a crezut în aceste rezultate, deoarece au demonstrat teoretic că este practic imposibil de implementat mecanismul exciton al supraconductivității în practică, deoarece metalul trebuie să aibă o grosime de 5Å și acesta este un strat atomic, care este imposibil de obținut. Dar teoria este teorie, iar practica rămâne criteriul adevărului.

M-am gândit că, după ce am ajuns la Voronezh la misiune, aș putea să continui imediat munca. Dar soarta s-a dovedit altfel. Și când am citit articolul în 1987. despre descoperirea ceramicii supraconductoare, unde a fost scris când Müller a venit la Bednorz și a întrebat cum să creeze o structură constând din bile metalice de mai multe dimensiuni interatomice, înconjurate de un strat subțire de dielectric și comprimate la distanțe interatomice. El a răspuns prin sinterizarea ceramicii. Așa s-a născut ceramica supraconductoare, temperatura critică, care în acel moment atingea 112°K. După aceea, m-am gândit că vor ajunge în curând la temperatura camerei. Singurul lucru care m-a consolat puțin a fost că probele au fost obținute nu prin sinterizarea ceramicii, ci prin cultivare naturală în anumite medii. După acest mesaj am abandonat complet supraconductivitatea. Dar au trecut aproape douăzeci de ani de la descoperirea ceramicii supraconductoare și nu au existat rapoarte despre descoperirea supraconductivității la temperatura camerei.

În decembrie 2002 Mi-a venit ideea să examinez din nou mostre făcute acum aproape 30 de ani. Am venit în garaj, am deschis valiza elevului meu și i-am adus la laborator. Și acum despre ce am văzut pe ele.

În fig.4 , orez.5 , orez.6 , vezi trei grafice și VAC., Sussemi cenăscut în 1976, în centru există o caracteristică tipică curent-tensiune. pentru structuri S-I-S,În partea de jos CVC. probe măsurate în 2002

Fig.4 V.A.H. măsurat în 1976

Fig.5 V.A.H tipică. Structuri S-I-S.

Fig.6 V.A.H. măsurat în 2002

Toate au trei secțiuni caracteristice, inițiale cu rezistență mare, apoi când tensiunea ajunge la 2Δ / e , un salt de curent, iar al treilea ca în tunelurile convenționale în structuri metal-izolant-metal. Dar dacă caracteristicile obținute sunt asociate cu fenomenul de supraconductivitate, atunci trebuie să existe o temperatură critică la care supraconductivitatea să dispară. La conectarea probelor la o sursă de curent continuu, pe caracteristica curent-tensiune. se observă o buclă de gestireză. Mai mult, lățimea gestirezei este o funcție de temperatură și la o temperatură critică devine egală cu zero. În Fig. 7 se vede dependența lățimii gestirezei de temperatură.

Fig. 7. Dependența lățimii gestirezei de temperatură:

a) la 77°K, b) la 300°K, c) la 620°K.

Se poate presupune că în astfel de sandvișuri stratificate complexe, histerezisul poate fi cauzat de ionii mobili. Dar în acest caz, odată cu scăderea temperaturii, lățimea gestirezei ar trebui să scadă, deoarece mobilitatea ionilor scade. Și în graficele din Fig. 7 vedem imaginea opusă: odată cu scăderea temperaturii, lățimea gestirezei crește, ceea ce este tipic doar pentru structuri. SI-S. Pe baza acestor rezultate, putem concluziona că temperatura critică de tranziție la starea supraconductivă a probelor studiate este de aproximativ 620°K. sau 350°C.

Dacă aceste probe sunt supraconductoare, atunci efectele Josephson ar trebui să fie prezente asupra lor. Folosind metoda de împărțire a probei în părți, au fost identificate zone în care grosimea dielectricului dintre metale nu a depășit 20 Å. La măsurarea probelor selectate pe trasoare de curbă, atunci când se aplică o tensiune alternativă cu o frecvență de 50 Hz. pe ecran s-a observat o elipsă. Puteți vedea acest lucru în Fig. 8

Fig.8. Elipsă pe tensiune alternativă.

Fig.9. Elipsa plus pulsurigenerator de trepte.

După cum mi-a spus un profesor de la Moscova: o elipsă ca o elipsă nu are nimic interesant în ea. Într-adevăr, are forma geometrică corectă și nu există nimic interesant în elipsa în sine. Interesant este cum a fost obținut pe ecranul caracterograf. Există două moduri de a obține o elipsă: dintr-o sursă de semnal printr-un lanț RC sau din două surse de semnal. Prima opțiune a fost simulată folosind un program de calculator. Pe măsură ce elipsa se apropia de axa verticală sau orizontală, elipsa a degenerat într-o linie dreaptă. Și după cum vedeți în Fig. 8, elipsa este aproape orizontală. Aceasta înseamnă că elipsa a fost obținută folosind două surse de semnal. Dacă o sursă de semnal este un trasor de curbă, atunci a doua sursă de semnal poate fi doar eșantionul studiat. Dacă te uiți la fig. 9 pe un alt trasor de curbă, apoi când generatorul de trepte este pornit, impulsurile generatorului de trepte sunt observate pe elipsă. Eșantionul se comportă în așa fel încât orice semnal pe care îl primește este ceea ce generează. Știu că nu se știe nimic despre generarea de frecvență joasă prin joncțiuni Josephson. Dar acest lucru este ușor de verificat pentru cei care au posibilitatea de a lucra cu aceste tranziții. Este suficient să conectați unul dintre supraconductori prin capacitatea și pe ecranul curbă-caracter veți observa o elipsă și impulsuri și orice alt semnal care este folosit în curba-caracter.

Pentru a studia probe la curent continuu, capacitatea a fost eliminată. Proba a fost conectată la trasorul de curbă ca la o sursă de curent continuu. Ca rezultat, la tensiune zero pe eșantion, un curent continuu a trecut prin ea. Puteți vedea acest lucru în Fig. 10. În supraconductivitate, un astfel de curent se numește curent Josephson supraconductor constant și este cauzat de tunelarea perechilor Cooper atunci când coerența lor de fază este încălcată.

Fig. 10. Supraconductoare curent, la tensiune zero pe probă.

Fig. 11. Dependența curentului supraconductor de magnetic câmpuri.

Fig. 12. ControlCusupraconductoare soc electric

Dacă acesta este un curent supraconductor, atunci într-un câmp magnetic ar trebui să dea un model de difracție. Experimentul a fost realizat folosind magneți permanenți, iar distanța dintre magnet și probă a variat. Curentul a fost măsurat în funcție de distanța dintre magnet și probă. Puteti vedea rezultatele obtinute in Fig. 11. Înclinarea spre stânga, conform teoriei supraconductivității, este asociată cu adăugarea propriului câmp magnetic la câmpul exterior, care are loc la curenți mari prin joncțiune. Vreau să spun imediat că la examinarea separată a fiecărui strat care alcătuiește sandvișul, nu a fost observată nici una dintre caracteristicile de mai sus. Prin urmare, se poate presupune că formarea perechilor Cooper are loc prin interacțiunea electronilor din stratul principal cu particulele din alt strat. Poate că acesta este un mecanism excitonic. Și dacă este așa, atunci cu ajutorul unui electrod metalic suplimentar existent în sandwich, curentul supraconductor poate fi ușor controlat. Când impulsurile generatorului de trepte au fost aplicate electrodului suplimentar, pe ecranul graficului curbei a apărut o familie de caracteristici de ieșire. Puteți vedea acest lucru în Fig. 12. Seamănă cu o familie de caracteristici de ieșire a tranzistorului. Prin urmare, folosind efectul de control al curentului supraconductor, este posibil să se creeze elemente active pentru conversia și amplificarea semnalelor electrice. Dispozitivele create folosind acest efect vor putea funcționa la temperaturi de la 0°K. până la 620°K. și la frecvențe de peste 100 GHz. Astfel, în Fig. 12 vedeți caracteristicile primului dispozitiv activ supraconductor pentru conversia și amplificarea semnalelor electrice.

Și acum despre studiul absorbției și emisiei undelor electromagnetice de microunde. Proba a fost conectată la trasorul de curbă ca sursă de tensiune. Secțiunea inițială a joncțiunii Josephson poate fi văzută în Fig. 13.

Fig. 13. Secțiunea inițială a caracteristicii curent-tensiune.

Fig. 14. Caracteristica curent-tensiune. atunci când este expus la Unde electromagnetice la microunde.

Fig. 15. Structura stratului principal.

La începutul secțiunii se observă histerezis, a cărui lățime depinde de câmpul magnetic. Când se aplică un câmp magnetic, lățimea gestirezei crește. Această tranziție a fost expusă la microunde. radiații, iar rezultatele sunt prezentate în Fig. 14. După cum puteți vedea, ca urmare a absorbției undelor electromagnetice, s-a format o treaptă orizontală. Mărimea acestui pas în volți este legată de frecvența iradierii, de sarcina electronului și de constanta lui Planck. Măsurătorile și calculele preliminare ale constantei lui Planck arată că valoarea acesteia coincide cu valoarea tabelului cu o precizie de 0,02 la sută. Pentru a îmbunătăți acuratețea, sunt necesare instrumente de măsurare calibrate. Și acum despre radiația undelor electromagnetice. Dacă creșteți curentul care curge prin eșantion, deasupra suprafeței se formează bile de plasmă roșu-violet, ceea ce corespunde cu plasmă de aer. Acest lucru se întâmplă atunci când intensitatea microundelor emise. undele electromagnetice ating valori suficiente pentru a ioniza moleculele de aer. Ca urmare a formării granulelor de plasmă, pe suprafața probei se formează o urmă, care dezvăluie ușor structura materialului stratului principal al sandvișului. Puteți vedea acest lucru în Fig. 15. Fotografia a fost făcută la mărire foarte mare, deci claritatea nu este foarte bună.

Acum să discutăm despre rezultatele obținute. A trebuit să mă întâlnesc cu oameni de știință și specialiști. Unii dintre ei încearcă să explice rezultatele obținute prin fenomene de contact, deși nu spun care dintre ele. Prin urmare, aș dori să spun că se pare că au o slabă înțelegere a caracteristicilor fenomenelor de contact și, mai ales, a fenomenelor de tunel în structuri. S-ESTE. Alții sunt de acord că toate caracteristicile date corespund structurilorS-I -S, dar pentru a confirma supraconductivitatea este necesar să se măsoare susceptibilitatea diamagnetică a probelor, deoarece la trecerea la starea supraconductivă toate materialele devin diamagnetice puternice. Sunt de acord cu asta. Dar să abordăm această problemă din cealaltă parte. Să presupunem că cercetăm proprietățile diamagnetice ale materialelor, nu cunoaștem rezultatele date în această lucrare și aceste structuri vin la noi. Detectăm diamagnetism puternic pe ele la temperatura camerei, precum supraconductorii. Putem spune că aceasta este supraconductivitate? Bineînțeles că nu, deoarece proprietatea principală a supraconductivității este atunci când rezistența conductorului devine zero. Dacă te uiți la fig. 10, apoi la tensiune zero un curent trece prin eșantion. Și asta confirmă doar că rezistența eșantionului este zero. În plus, toate efectele Josephson sunt asociate doar cu tunelarea perechilor Cooper, iar în eșantioanele studiate observăm aproape toate efectele Josephson. Aceasta înseamnă că se poate susține că perechile Cooper există în probele studiate, iar existența perechilor Cooper este principala condiție pentru apariția supraconductivității, conform teoriei BCS. În timpul cercetării, au fost descoperite o temperatură și un curent critic, iar probele dintr-un câmp magnetic se comportă în același mod ca structurile supraconductor-izolator-superconductor. Prin urmare, nu există nicio îndoială că bilele metalice înconjurate de un strat subțire de dielectric sunt într-o stare de supraconductivitate la temperatura camerei și mai sus. Vom efectua studii diamagnetice ale probelor cât mai curând posibil. Dar nu există nicio îndoială că proprietățile diamagnetice ale probelor vor fi aceleași cu cele ale supraconductorilor convenționali, deoarece în natură nu există două fenomene diferite care să prezinte aceleași proprietăți. Vă mulțumim pentru atenție. Voi fi recunoscător tuturor celor care pot oferi sprijin și asistență în această activitate.

Literatură:

1. Ginzburg V.L., Kirzhnits D.A. Problema supraconductivității la temperatură înaltă - M.: Nauka, 1977. – 400 p.

2.Bukkel V. Supraconductivitate. – M.: Mir, 1975.-364 p.

3. Solimar L. Efectul de tunel în supraconductori. – M.: Mir, 1974.- 428 p.

4. Derunov V. Website

Drepturi de autor pentru ilustrație Thinkstock Legendă imagine Supraconductorii pot fi folosiți pentru a crea rețele electrice

La aproximativ -270 de grade Celsius, unele metale permit trecerea curentului electric fără rezistență. Cu toate acestea, oamenii de știință au învățat să atingă supraconductivitate la o temperatură mai mare de aproximativ 130 Kelvin (-143 Celsius) și nu se opresc aici, crezând că această proprietate valoroasă poate fi reprodusă la temperatura camerei.

Supraconductorii se caracterizează printr-o absență completă a rezistenței. Așa-numitele supraconductori de tip I înlocuiesc complet câmpul magnetic.

Substanțe similare de tip II permit prezența supraconductivității și a unui câmp magnetic puternic în același timp, ceea ce face ca gama lor de aplicații să fie extrem de largă.

Ce este supraconductivitatea?

Fenomenul în sine a fost descris de chimistul și fizicianul olandez Heike Kammerling-Ottes în 1911. A câștigat Premiul Nobel doi ani mai târziu.

Conceptul de supraconductivitate a apărut pentru prima dată în lucrările științifice ale academicianului sovietic Lev Landau, care, apropo, a primit și Premiul Nobel pentru munca sa în 1962.

Supraconductivitatea metalelor este explicată folosind conceptul de așa-numitele „perechi Cooper”: doi electroni uniți printr-un cuantum cu un moment unghiular total nul.

Perechi similare de electroni apar în rețeaua cristalină a unor metale atunci când sunt răcite la temperaturi extrem de scăzute.

Totuși, mai târziu, cu ajutorul cupraților - ceramică cu conținut ridicat de cupru - oamenii de știință au realizat apariția supraconductivității la temperaturi semnificativ mai mari decât punctul de fierbere al azotului (-196 Celsius), care, având în vedere producția pe scară largă de azot lichid, face substanțe fără rezistență relativ convenabile de utilizat.

Datorită acestor experimente, supraconductorii s-au răspândit și sunt folosiți astăzi, în special, pentru imagistica în dispozitivele de diagnostic medical, cum ar fi scanere magnetice și rezonatoare magnetice.

Ele sunt, de asemenea, utilizate pe scară largă în acceleratorii de particule în cercetarea fizicii.

Și apoi grafenul?

Profesorul Universității Aalto din Helsinki și Institutul Landau de Fizică Teoretică al Academiei Ruse de Științe Grigory Volovik, în cadrul Conferinței Internaționale de la Moscova pentru Tehnologii Cuantice, a vorbit despre posibila realizare a supraconductivității la temperaturi ridicate folosind grafen, o modificare plată. .

Se prevede că grafenul, ca și supraconductorii, va avea un viitor strălucit - producătorii atât de becuri, cât și de armături sunt interesați de el, ca să nu mai vorbim de perspectivele sale în microelectronică.

Drepturi de autor pentru ilustrație IBM Legendă imagine În condiții normale, grafenul prezintă proprietățile unui semiconductor

Fizicienii teoreticieni i-au descris potențialul de-a lungul secolului al XX-lea, dar s-a ajuns la cercetarea practică abia în secolul al XXI-lea: a fost pentru descrierea proprietăților grafenului izolat din grafit nativii din Rusia Konstantin Novoselov și Andrei Geim.

Potrivit lui Volovik, cunoștințele despre proprietățile câmpurilor electromagnetice ar putea face posibilă construirea unui supraconductor bazat pe benzi de energie plate care pot fi observate în grafenul „ideal”.

Și totuși - ce să faci cu temperatura camerei?

Zona plată caracteristică grafenului ideal ar trebui să aibă energie zero pe întregul său plan.

Cu toate acestea, structura reală a unei modificări alotropice bidimensionale a carbonului seamănă adesea cu un „cârnat turtit”, spune profesorul Volovik.

Cu toate acestea, experții nu sunt descurajați: în acest moment, teoreticienii lucrează la mai multe opțiuni pentru apariția zonei de energie plate, necesare pentru a crea supraconductivitate în condiții de cameră, inclusiv gaze suprarăcite.

Anul trecut, fizicienii americani de la Universitatea Stanford și-au dat seama cum supraconductivitatea grafenului poate fi pusă în practică folosind straturi de carbon monoatomic - de fapt grafen - și calciu suprapuse unul peste altul într-un „sandwich”.

Încă cu puțin mai mult de un an în urmă, oamenii de știință britanici, putem vorbi despre o reducere vizibilă a costului de producție a materialelor necesare.

Provocarea, așa cum spun toți experții menționați mai sus, este acum de a găsi modalități de a produce grafen fără defecte în volume mari.

Solid, lichid, gaz, plasmă... ce altceva?

Una dintre stările materiei pentru care se observă supraconductivitate și alte efecte cuantice este condensatul Bose-Einstein, numit după lucrările teoretice ale fizicianului indian Satyendra Bose și Albert Einstein.

Drepturi de autor pentru ilustrație Fototeca științifică Legendă imagine Satyendra Bose a fost pionier în studiul comportamentului particulelor la zero Kelvin

Este o formă specială de materie - este o stare de agregare a fotonilor și a altor particule elementare legate de bosoni, la temperaturi apropiate de zero kelvin.

În 1995 - la 70 de ani după publicarea justificărilor teoretice de către Bose și Einstein - oamenii de știință au reușit să observe condensatul pentru prima dată.

Abia în 2010 fizicienii au reușit să obțină un astfel de condensat pentru fotoni.

În special, Natalya Berloff, profesor la Institutul de Știință și Tehnologie Skolkovo, care a vorbit la conferință, a descris comportamentul polaritonilor - cvasiparticule care apar atunci când fotonii interacționează cu excitațiile elementare ale mediului.

Berloff a spus că a încercat să prezinte aplicarea teoriei cuantice primului ministru Dmitri Medvedev și viceprim-ministrului Arkadi Dvorkovich vara trecută ca o inițiativă națională.

Unii dintre studenții Institutului de Știință și Tehnologie Skolkovo participă deja activ la cercetarea internațională - în special, studenții lui Berloff fac parte dintr-o echipă de fizicieni care descriu comportamentul polaritonilor menționați.

MOSCOVA, 13 septembrie - RIA Novosti. Granulele individuale de grafit pot prezenta proprietăți supraconductoare la temperatura camerei după ce au fost tratate cu apă și coapte într-un cuptor, ceea ce sugerează că supraconductivitatea poate fi atinsă în condiții normale în practică, spun fizicienii germani într-o lucrare publicată în jurnalul Advanced Materials.

„În general, datele din experimentul nostru indică faptul că supraconductivitatea la temperatura camerei este fezabilă și că metodele pe care le-am folosit ar putea deschide calea pentru o nouă generație de supraconductori, a căror apariție va aduce omenirii beneficii care sunt încă greu de evaluat”, a spus. liderul echipei de fizică, Pablo Esquinazi (Pablo Esquinazi) de la Universitatea din Leipzig (Germania).

Esquinazi și colegii săi au studiat proprietățile fizice ale grafitului și ale altor forme de carbon. Într-un experiment, oamenii de știință au turnat pulbere de grafit într-o eprubetă cu apă, au amestecat-o și au lăsat-o în pace timp de 24 de ore. După aceasta, fizicienii au filtrat grafitul și l-au uscat într-un cuptor la o temperatură de 100 de grade.

Drept urmare, oamenii de știință au obținut un set de granule de grafit cu proprietăți fizice extrem de interesante. Astfel, suprafața acestor boabe are proprietăți supraconductoare care persistă chiar și la o temperatură de 300 de grade Kelvin, sau 26 de grade Celsius.

Acest lucru s-a manifestat prin apariția tranzițiilor de fază caracteristice ascuțite ale momentului magnetic în interiorul boabelor, care există în supraconductorii clasici de temperatură înaltă. Fizicienii nu au reușit niciodată să verifice dacă grafitul are alte două caracteristici principale ale unor astfel de materiale: absența rezistenței și așa-numitul efect Meissner - deplasarea completă a câmpului magnetic din corpul conductorului.

Cu toate acestea, descoperirea chiar și a unuia dintre efecte sugerează că supraconductorii de înaltă temperatură pot funcționa la temperatura camerei.

Din păcate, boabele de grafit obținute de Esquinazi și colegii săi nu pot fi folosite ca „material de construcție” pentru supraconductori. În primul rând, doar 0,0001% din masa grafitului are proprietăți supraconductoare datorită faptului că acest efect se observă doar pe suprafața boabelor. În al doilea rând, această formă de grafit este extrem de fragilă, iar proprietățile fizice ale boabelor se pierd irevocabil chiar și cu cea mai mică deformare.

În lucrările lor ulterioare, fizicienii plănuiesc să studieze suprafața boabelor și rolul atomilor de hidrogen care rămân pe suprafața lor după „baia de apă” și uscarea ulterioară. În plus, Esquinazi și colegii săi vor testa dacă astfel de boabe au rezistență zero și dacă efectul Meissner apare în ele.

Supraconductivitatea este unul dintre cele mai misterioase, remarcabile și promițătoare fenomene. Materialele supraconductoare, care nu au rezistență electrică, pot conduce curentul practic fără pierderi, iar acest fenomen este deja utilizat în scopuri practice în unele zone, de exemplu, în magneții mașinilor de tomografie nucleară sau acceleratoarelor de particule. Cu toate acestea, materialele supraconductoare existente trebuie să fie răcite la temperaturi extrem de scăzute pentru a-și atinge proprietățile. Dar experimentele efectuate de oamenii de știință anul acesta și ultimul au dat rezultate neașteptate care ar putea schimba starea tehnologiei supraconductoare.

O echipă internațională de oameni de știință, condusă de oameni de știință de la Institutul Max Planck pentru Structura și Dinamica Materiei, care lucrează cu unul dintre cele mai promițătoare materiale - oxidul de ytriu-bariu-cupru supraconductor de temperatură înaltă (YBa2Cu3O6+x, YBCO) , a descoperit că expunerea acestui material ceramic la impulsuri de lumină de la un laser infraroșu face ca unii dintre atomii materialului să își schimbe pentru scurt timp poziția în rețeaua cristalină, crescând manifestarea efectului de supraconductivitate.

Cristalele compusului YBCO au o structură foarte neobișnuită. Pe exteriorul acestor cristale există un strat de oxid de cupru care acoperă straturi intermediare care conțin bariu, ytriu și oxigen. Efectul supraconductivității atunci când este iradiat cu lumină laser are loc tocmai în straturile superioare de oxid de cupru, în care are loc formarea intensivă a perechilor de electroni, așa-numitele perechi Cooper. Aceste perechi se pot deplasa între straturi de cristal datorită efectului de tunel, iar acest lucru indică natura cuantică a efectelor observate. Și în condiții normale, cristalele YBCO devin supraconductoare numai la temperaturi sub punctul critic al acestui material.

În experimentele efectuate în 2013, oamenii de știință au descoperit că strălucirea unui puternic laser infraroșu pe un cristal YBCO a făcut ca materialul să devină pentru scurt timp un supraconductor la temperatura camerei. Este evident că lumina laser afectează aderența dintre straturile de material, deși mecanismul acestui efect nu rămâne în totalitate clar. Și pentru a afla toate detaliile a ceea ce se întâmplă, oamenii de știință s-au orientat către capacitățile laserului LCLS, cel mai puternic laser cu raze X de până acum.

„Am început să lovim materialul cu impulsuri de lumină infraroșie, care a excitat unii dintre atomi, făcându-i să vibreze cu o amplitudine destul de puternică.”
- spune Roman Mankowsky, un fizician de la Institutul Max Planck, -„Apoi am folosit un impuls laser cu raze X imediat după pulsul laser în infraroșu pentru a măsura cantitatea exactă de deplasare care a avut loc în rețeaua cristalină.”

Rezultatele au arătat că pulsul luminii infraroșii nu numai că a excitat atomii și i-a făcut să vibreze, dar i-a și deplasat din poziție în rețeaua cristalină. Acest lucru a făcut ca distanța dintre straturile de oxid de cupru și alte straturi ale cristalului să fie mai mică pentru un timp foarte scurt, ceea ce a condus, la rândul său, la o creștere a manifestării efectului de cuplare cuantică dintre ele. Ca urmare, cristalul devine un supraconductor la temperatura camerei, deși această stare poate dura doar câteva picosecunde de timp.

„Rezultatele pe care le-am obținut ne vor permite să facem unele modificări și să îmbunătățim teoria existentă a supraconductorilor de înaltă temperatură. În plus, datele noastre vor oferi o asistență neprețuită oamenilor de știință din materiale care dezvoltă noi materiale supraconductoare la temperatură înaltă cu o temperatură critică ridicată.” - spune Roman Mankovsky, -„Și, în cele din urmă, toate acestea, sper, vor duce la visul unui material supraconductor la temperatura camerei, care nu necesită deloc răcire. Și apariția unui astfel de material, la rândul său, ar putea oferi o serie de descoperiri în multe alte domenii care profită de fenomenul de supraconductivitate.”