Физики Колумбийского университета сделали прорыв в области сверхпроводников
Физики Колумбийского университета совершили значительный прорыв в исследовании сверхпроводников, что открывает новые перспективы для технологий будущего. Их работа может привести к созданию более эффективных систем беспроводной зарядки, ускоренных компьютеров и улучшенной передачи энергии благодаря более эффективному движению электронов.
В настоящее время большинство технологий основаны на полупроводниках, которые используются в микросхемах, транзисторах и диодах. Эти материалы имеют ограничения, такие как потери энергии и низкая скорость передачи. Сверхпроводники, в свою очередь, обеспечивают почти идеальную передачу энергии без потерь, но их использование затруднено из-за необходимости экстремально низких температур или высокого давления, а также неполного понимания их свойств.
Хотя некоторые чистые элементы, такие как свинец, олово и алюминий, а также экзотические соединения, включая ниобий-титан, обладают сверхпроводящими свойствами, их использование ограничено. Это связано с тем, что для работы сверхпроводников необходимы экстремальные условия, что делает их применение сложным и дорогостоящим. Сверхпроводники находят применение в аппаратах МРТ, ускорителях частиц и других специализированных устройствах.
Физик Пабло Харилло-Эррера из Массачусетского технологического института провел новаторские исследования, которые вдохновили ученых из Колумбийского университета. Он изучал графен — материал, состоящий из одного слоя атомов углерода. Харилло-Эррера обнаружил, что, складывая графен в два или три слоя и скручивая их, можно добиться сверхпроводимости.
Кори Р. Дин, физик из Колумбийского университета, возглавил команду в исследованиях сверхпроводников. С 2020 года команда сосредоточилась на соединении диселенида вольфрама. Исследователи изменили кристаллическую структуру материала, нарезав его на тонкие листы и манипулируя их расположением. В результате они смогли индуцировать сверхпроводимость с помощью наноразмерных модификаций.
Команда работала над этой задачей более пяти лет, прежде чем обнаружила точный процесс создания сверхпроводимости. Они приложили два листа материала друг к другу, повернули один из них на пять градусов и охладили конструкцию до температуры на полградуса выше абсолютного нуля. В ходе испытаний двухлистовая конструкция демонстрировала передачу электронов на порядки быстрее, чем обычные проводники.
Хотя этот прогресс является значительным, существуют еще значительные ограничения. Экстремальные условия охлаждения графена и диселенида вольфрама затрудняют их использование в повседневной практике. Тем не менее эти исследования открывают новые возможности для понимания механизмов сверхпроводимости и разработки более эффективных материалов.
Кори Дин отметил, что создание сверхпроводника, работающего при комнатной температуре, является мечтой ученых. Их открытие может стать важным шагом на пути к реализации этой мечты. Исследование опубликовано в престижном научном журнале Nature.
