Наука и технологии России

Вход Регистрация

Российские учёные нашли способ увеличить температуру сверхпроводимости

Российские исследователи из Института теоретической физики им. Л. Д. Ландау, Физико-технического института им. А. Ф. Иоффе и Петербургского института ядерной физики ищут возможности повышения критической температуры сверхпроводников. В статье, опубликованной в журнале Physical Review Letters, они говорят о влиянии упорядоченности структуры материалов на сверхпроводящие свойства. В рамках работы рассмотрены приближения двумерных и трёхмерных систем.

Если температура сверхпроводящего материала ниже критического значения, а напряжённость магнитного поля и сила протекающего тока не превышают критических, тогда он обладает строго нулевым электрическим сопротивлением. Выделяют две группы сверхпроводников: низкотемпературные, для которых критическая температура не превышает 30–40 К, и высокотемпературные с характерными значениями перехода 100–150 К. Они уже активно используются в составе сверхсильных магнитов, например для магнитно-резонансной томографии. Широко исследуются также возможности создания линий электропередачи с нулевыми потерями и быстродействующей электроники на основе сверхпроводников. Конечно, для функционирования подобных устройств необходимо поддерживать сверхнизкие температуры, поэтому поиск способов увеличения критической температуры сверхпроводников – одна из самых актуальных задач современной науки и техники.

Вскоре после появления микроскопической теории Бардина-Купера-Шриффера, объясняющей явление сверхпроводимости, внимание учёных переключилось на вопросы влияния микроскопического порядка на сверхпроводящие свойства. В том числе и влияния эффекта локализации Андерсона – разобщения электронного облака и локализации электронов около отдельных не упорядоченных центров в материалах со случайной решёткой (например, аморфных или сильно легированных). Окончательно связать явления микроскопического порядка и сверхпроводимости ещё не удалось, но очередной большой шаг в данном направлении сделан, и в этом заслуга российских физиков.

В статье, опубликованной в Physical Review Letters, они рассказали о разработке модели, описывающей взаимодействие сверхпроводимости и эффекта локализации Андерсона неупорядоченных систем в приближении близкодействующих сил. Таким образом, из рассмотрения были устранены дальнодействующие кулоновские взаимодействия. В ходе исследования физики изучили двумерное приближение и продлили полученное решение на трёхмерный случай. Основным результатом работы стало предсказание роста критической температуры с реализацией в материале случая локализации Андерсона. Интересно, что микроскопический беспорядок в системе, обеспечивающей переход Андерсона, также приводит и к значительному возрастанию электрического сопротивления, а значит, превращению проводника в изолятор. Таким образом, свойства сверхпроводимости и проводимости в некотором роде оказываются противоположными друг другу.

Полученные теоретические результаты позволяют развить методы создания новых сверхпроводящих материалов, работающих при высоких температурах. И, возможно, даже достичь предела мечтаний теоретиков и практиков – получить сверхпроводимость при комнатной температуре. Правда, сначала стоит решить весьма сложный вопрос – как на практике исключить влияние дальнодействующих кулоновских взаимодействий.

Работа выполнена при поддержке грантов РФФИ, Российского президентского гранта, программ РАН «Квантовая физика конденсированных сред» и «Основы фундаментальных исследований нанотехнологий и наноматериалов», Министерства образования и науки РФ и европейских программ EUROHORCS/ESF.

Источник информации:

I. S. Burmistrov, I.V. Gornyi, and A. D. Mirlin, Enhancement of the Critical Temperature of Superconductors by Anderson Localization, Physical Review Letters, 2012, N 108(1).

РЕЙТИНГ

4.40
голосов: 5

Галереи

Производство конечной продукции на заводе «Микрон»

17 февраля 2012 года на зеленоградском заводе «Микрон» была запущена производственная линия по проектным нормам 90 нанометров. Это позволяет заводу производить микропроцессоры, микроконтроллеры, модули памяти, SIM-карты и специализированные микроэлектронные модули любого назначения, включая особое и космическое. Производственный цикл занимает около трёх месяцев, поэтому до конца весны 2012 года память с маркировкой «Сделано в России» увидеть не удастся, но что пока можно посмотреть, как появляются билеты московского метрополитена, складские радиометки, чипы для банковских карт и загранпаспортов.

33 фото

Обсуждение