Інженери розробили матеріал, який проявляє надпровідні властивості при нормальній температурі та відносно низькому тиску.
Інженери з Університету Рочестера представили новий матеріал – легований азотом гідрид лютецію. Він проявляє надпровідні властивості при температурі 20,5 °C і тиску 10 Кбар. Розробка відкриває широкий спектр для практичного застосування таких матеріалів: від скорочення втрат на електростанціях до маглевів і ефективної електроніки.
У більшості випадків для виникнення надпровідності – властивості, при якому матеріал володіє нульовим опором, — потрібні температури, близькі до абсолютного нуля і екстремально високий тиск. Дослідники вже використовували гідриди, створені шляхом поєднання рідкоземельних металів з воднем, як високотемпературні надпровідники. Але для їх роботи також потрібен тиск у кілька Мбар, що ускладнює практичне застосування матеріалів.
Рідкоземельні гідриди утворюють каркасні структури, в яких іони рідкоземельних металів діють як донори-носії, забезпечуючи достатню кількість електронів, які посилюють дисоціацію молекул водню. Азот і вуглець допомагають стабілізувати матеріали, пояснюють вчені. У своєму дослідженні вони використовували в якості основи Лютецій.
Дослідники створили газову суміш з 99% водню і 1% азоту і помістили її в реакційну камеру з чистим зразком лютецію. В результаті реакції, яка тривала протягом декількох днів при температурі 200 °C, дослідники отримали порошок синюватого світла. Після цього матеріал стиснули в осередку з алмазним ковадлом.
Перехід легованого азотом гідриду лютецію в надпровідний стан під тиском. Зображення: Ranga P. Dias, Universityt of Rochester
У міру зміни тиску дослідники виявили два можливі стани матеріалу: від надпровідного «рожевого» при відносно невеликому тиску до яскраво-червоного не надпровідного металевого стану. При цьому експерименти показали, що для індукції надпровідності при нормальній температурі було достатньо тиску в 10 Кбар.
Хоча такий тиск істотно більше атмосферного, технології, які застосовуються, наприклад, у виробництві мікросхем, використовують і більш високий тиск. Це відкриває можливості для практичного застосування надпровідників в різних сферах.