Нов свръхпроводящ материал осигурява неконвенционална свръхпроводимост

Студентски проект разкрива свръхпроводимост в поликристален железен никелов цирконид.

Ваня Милева Последна промяна на 21 януари 2025 в 00:01 3704 1

(а) Кристална структура на новия материал на екипа. (b) Дължините на повтарящите се единични клетки (константи на решетката) като функция на съотношението желязо към никел. (c) Температури на преход като функция на съотношението желязо към никел за намагн

Кредит Tokyo Metropolitan University

(а) Кристална структура на новия материал на екипа. (b) Дължините на повтарящите се единични клетки (константи на решетката) като функция на съотношението желязо към никел. (c) Температури на преход като функция на съотношението желязо към никел за намагнитване, специфична топлина и съпротивление, всички от които показват една и съща куполообразна форма.

Революционно откритие на изследователи от Токийския метрополитен университет представя нов свръхпроводящ материал с потенциал да направи революция в тази област. Екипът, ръководен от доцент Йошиказу Мизугучи (Yoshikazu Mizuguchi), е разработил нов преходен метален цирконид чрез комбиниране на желязо, никел и цирконий в различни съотношения, създавайки сплав, която проявява нестандартна свръхпроводимост.

Въпреки че нито железният цирконид, нито никеловият цирконид сами по себе си са свръхпроводими, новата сплав демонстрира уникална "куполообразна" фазова диаграма, характерна за неконвенционалните свръхпроводници. Тези материали са обещаващи за разработването на високотемпературни свръхпроводници, което е изключително важно за разширяване на практическите им приложения за целите на обществото.

Свръхпроводниците, известни със способността си да провеждат електричество без съпротивление, са ключови за медицинските устройства за визуализация, транспорта с магнитни линии и ефективното предаване на енергия.

Въпреки това, повечето от сегашните свръхпроводници изискват охлаждане до около четири келвина (-269°C) с помощта на скъп течен хелий, което ограничава широкото им използване. Материалите, способни да свръхпроводимост при по-високи температури, като например прага от 77 Келвина (-196°C), при който може да се използва течен азот, биха намалили драстично разходите и биха позволили по-широко разпространение.

След откриването на свръхпроводници на желязна основа през 2008 г. изследователите все повече се фокусират върху неконвенционалните свръхпроводници, които изглежда следват механизми, различни от описаните в традиционната теория BCS (Бардин-Купър-Шрифер - Bardeen-Cooper-Schrieffer). Магнитните елементи и "магнитното подреждане" се очертават като ключови фактори за стимулиране на този вид свръхпроводимост.

Изследванията на екипа от Токийския университет започват като бакалавърски проект. Те използват електродъгово топене, за да комбинират желязо, никел и цирконий в поликристална сплав. Потвърждават, че полученият материал има обща тетрагонална кристална структура с известните преходно-метални цирконии - обещаващ клас свръхпроводящи материали.

Експериментите им разкриват куполообразна фазова диаграма, при която температурата на свръхпроводящия преход се повишава и понижава при различни съотношения на желязото към никела. Тази характерна особеност предполага, че новата сплав може да проявява неконвенционална свръхпроводимост, свързана с магнитните свойства в материала. По-нататъшният анализ подчерта подобна на магнитен преход аномалия в намагнитването на никеловия цирконит, засилвайки връзката между магнитното подреждане и свръхпроводимостта.

Откритието предоставя нова платформа за изучаване на механизмите на неконвенционалната свръхпроводимост и за проектиране на авангардни материали.

"Нашите открития биха могли да проправят пътя за практически напредък в свръхпроводимите технологии, особено във високотемпературните приложения", заявява доцент Мизугучи.

Тъй като търсенето на ефективни енергийни решения и модерни технологии нараства, този нов материал може да отбележи значителна стъпка към следващото поколение свръхпроводими устройства, приближавайки обществото към реализирането на пълния потенциал на тази трансформираща технология.

Справка: Ryunosuke Shimada, Yuto Watanabe et al. Superconducting properties and electronic structure of CuAl2-type transition-metal zirconide Fe1-xNixZr2. Journal of Alloys and Compounds. DOI: 10.1016/j.jallcom.2024.177442

Източник: New superconducting material offers unconventional superconductivity, ТechЕxplorist

    Най-важното
    Всички новини
    За писането на коментар е необходима регистрация.
    Моля, регистрирайте се от TУК!
    Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!

    11110

    1

    yoghurt

    23.01 2025 в 12:04

    А в България, като кажеш доцент, си представяш единствено човек, който е спал с професора си, или е извършил сходно по съдържание дело...