Вчені з університету Х’юстона встановили новий рекорд надпровідності при звичайному тиску, зробивши ще один важливий крок до практичного використання надпровідників у повсякденному житті. Їхнє відкриття дозволяє значно скоротити енергетичні втрати, знизити витрати та підвищити ефективність технологій від електромереж до медичної діагностики.
Дослідники з Texas Center for Superconductivity (TcSUH) повідомили про критичну температуру переходу (Tc) 151 Кельвін, що відповідає приблизно –122 °C. Це найвища температура, коли-небудь зафіксована для надпровідника, який працює за нормального атмосферного тиску. Нижче Tc матеріал здатен проводити електрику без опору, усуваючи будь-які енергетичні втрати.
Як пояснив Чінг-Ву Чу, професор фізики та засновник TcSUH, передача електроенергії в мережі зазвичай супроводжується втратою близько 8 % енергії.
«Збереження цієї енергії – це мільярди доларів економії та значне зменшення навантаження на екологію», – зазначив він.
Надпровідники вже використовуються в МРТ, прискорювачах частинок та інших високотехнологічних системах, але їхнє широке застосування обмежує необхідність охолодження до надзвичайно низьких температур, часто з використанням дорогого рідкого гелію. Багато років фізики прагнули підвищити Tc, наблизивши надпровідність до кімнатної температури. Хоч до цієї мети ще далеко, нове досягнення значно скорочує розрив і відкриває перспективи для реальних застосувань.
Ключовою методикою став так званий pressure quenching – спершу матеріал піддають високому тиску, що покращує його надпровідні властивості та підвищує Tc. Потім, залишаючи матеріал у холоді, тиск швидко повертають до нормального, «фіксуючи» покращений стан. Таким чином надпровідність стабільно зберігається при звичайному атмосферному тиску.
Новий рекорд на 18 °C перевищує попереднє досягнення 1993 року для ртутно-оксидного купруму Hg1223, який мав Tc 133 K. За словами Лянзі Дена, асистента професора фізики та співавтора дослідження, досягнення надпровідності при звичайному тиску робить матеріал доступним для широкого спектру наукових досліджень і технологічних застосувань.
Хоча надпровідність за кімнатної температури при нормальному тиску (близько 300 K) залишається «святою ґрааллю» фізики, новий рекорд є значним кроком уперед. За словами Чу, при достатніх зусиллях наукової спільноти та часу потенціал таких матеріалів може бути повністю реалізований.
Дослідники також підготували оглядову статтю для Intellectual Ventures, де виклали шість стратегій підвищення Tc, включно з методом тискового закріплення. Рохіт Прасанкумар, директор досліджень надпровідності в Intellectual Ventures, зазначив:
«Результати команди UH показують, що надпровідність при кімнатній температурі стала ближчою, ніж будь-коли раніше. Проте досягти цієї мети ще необхідно докласти значних зусиль, залучивши фізиків, хіміків, інженерів і матеріалознавців».
Це відкриття не лише встановлює новий температурний рекорд, а й відкриває шлях до майбутніх технологій, де надпровідники можуть змінити енергетику, медицину та електроніку, роблячи їх ефективнішими та більш екологічними.