Вчені зробили важливе відкриття, пов’язане з надпровідністю за значно вищої температури, ніж вважалося можливим.
Фізики виявили, що електрони об’єднуються в пари, як у надпровідних матеріалах, але в неочікуваному матеріалі та при температурі, набагато більшій, ніж та, за якої зазвичай виникає надпровідність.
Надпровідність – це явище, за якого електрони рухаються через матеріал без опору і, відповідно, без втрати енергії. Ця властивість зустрічається у різних матеріалів, але зазвичай тільки за екстремально низьких температур, близьких до абсолютного нуля (-273,15 °C), і за дуже високого тиску.
Під час дослідження фізики вивчали кристал на основі міді, відомий як оксид неодиму, церію і міді. Цей матеріал проявляє надпровідність за низьких температур, але стає більш стійким до неї в міру їх підвищення.
Для виникнення надпровідності електрони повинні утворити так звані куперівські пари, шляхом заплутування їхньої квантової ідентичності. Звичайні надпровідники, що працюють за температур нижче -248 °C, використовують коливання в матеріалі для цього заплутування. Купрати, такі як оксид неодиму, церію і міді, виявляють надпровідність за температур до -143 °C, але механізм спарювання електронів у цих матеріалах залишається до кінця незрозумілим.
Досліджуваний оксид неодиму, церію і міді поводиться як звичайний надпровідник, не виявляючи надпровідності за температур вище -248 °C. Коли електрони в цьому матеріалі починають заплутуватися, вони стають менш стійкими до викиду з матеріалу при підвищенні температури, що уповільнює втрату енергії. Цей процес відомий як розрив спарювання.
Фізики спостерігали, як їхній матеріал зберігає більше енергії за температури до -133 °C, що значно вище за температуру переходу в надпровідний стан у -248 °C. Це свідчить про те, що електрони формують куперівські пари навіть за досить високих температур.
Хоча точну причину утворення цих пар поки що не встановлено, і сам матеріал може не призвести до створення надпровідників, які б працювали за кімнатної температури та звичайного тиску, це відкриття – важливий крок у цьому напрямку.
Надпровідність при кімнатній температурі – це давня мрія фізиків, яка могла б забезпечити 100-відсоткову енергоефективність і дати змогу створювати нові технології та матеріали. Спостереження особливостей надпровідності за високих температур дає надію на створення більш ефективних надпровідників у майбутньому.
Хоча електрони в цьому матеріалі ще не досягли стану потоку без опору, їхнє об’єднання в пари є критично важливим етапом на шляху до цього. На думку вчених, якщо вдасться знайти новий метод синхронізації електронних пар, це допоможе створити надпровідники, що працюють за вищих температур.