Размер:
A A A
Цвет: C C C
Изображения Вкл. Выкл.
Обычная версия сайта
EN

Федеральный исследовательский центр 
«Красноярский научный центр
Сибирского отделения Российской академии наук»

 Федеральный исследовательский центр «Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук»

Федеральный исследовательский центр 
«Красноярский научный центр
Сибирского отделения Российской академии наук»

Ученые синтезировали сверхпроводник полуторного типа

5 ноября 2019 г. Институт физики им. Л.В. Киренского СО РАН

Ученые синтезировали сверхпроводник полуторного типа

Российские ученые синтезировали и исследовали новый тип сверхпроводников из опалов и олова, который легко переключается из сверхпроводящего состояния в обычное и обратно. Благодаря этой способности соединения могут применяться как детекторы частиц на ускорителях или использоваться в устройствах низкочастотной радиосвязи, к примеру, для связи под водой. Результаты работы опубликованы в журнале Superconductor Science and Technology.

Сверхпроводимость, или способность материала проводить электрический ток без потерь, разрушается под действием магнитного поля. Экспериментальной физике известны сверхпроводники двух родов — первого, выдерживающего слабые магнитные поля, и второго, сохраняющего свои свойства при более сильных магнитных полях. Теория предсказывает существование сверхпроводника промежуточного, полуторного типа.

Коллектив ученых из России, в  который вошли исследователи Красноярского научного центра СО РАН, получил соединение, которое ведет себя в соответствии с предсказанными для сверхпроводника полуторного типа характеристиками. Необычные сверхпроводники синтезировали из «шариков» оксида кремния с крошечными пустотами, которые заполнены расплавленным оловом. Изначально исследователей привлекло необычное свойство олова — способность изменять тип сверхпроводимости в зависимости от размера частиц. Физики предположили, что благодаря этому свойству, на основе кремниевых опалов и олова можно получать сверхпроводники как первого, так и второго рода.

 Однако на деле все оказалось намного необычнее. Образцы материала с большими порами и крупными наночастицами олова, около ста нанометров в диаметре, были сверхпроводниками первого рода. Но ученые также получили и другой тип соединения, которое находится словно в промежуточном состоянии между первым и вторым типами сверхпроводимости. Если в образце с небольшими порами присутствует «смесь» крупных и мелких наночастиц олова, он начинает проявлять магнитные характеристики, предсказанные для сверхпроводников полуторного рода. К примеру, магнитные вихри, проникающие в сверхпроводники полуторного рода, распределяются в нем неравномерно за счет того, что не только отталкиваются друг от друга, но и притягиваются.

 Еще одной особенностью полученных сверхпроводников оказалась их упорядоченная пористая структура и слабая связь в ней между сверхпроводящими наночастицами. В образцах оловянные сверхпроводниковые элементы находились между «шариками» опала и были связаны между собой небольшими перемычками, что и приводило к слабой и легко разрушающейся связи между ними. Из-за такой специфики сверхпроводимость в синтезированном материале может разрушаться не только из-за электромагнитного поля, но и из-за «попадания» на сверхпроводник элементарных частиц, таких как фотоны, электроны и другие.

 Такие особенности новых сверхпроводников позволяют использовать их в устройствах для радиоэлектроники. Они будут способны чувствовать слабейшие изменения магнитного поля и фиксировать низкочастотные волны, что можно использовать, например, для связи под водой. Более того, полученные сверхпроводники можно применять в детекторах заряженных частиц.

«Когда сверхпроводник обладает слабой связью, то достаточно направить на образец частицу, к примеру, посветить на него одним фотоном, чтобы сверхпроводимость на короткое время разрушилась. Это позволяет использовать такие сверхпроводники как одиночные детекторы фотонов или других элементов. Более того, можно подобрать и задать такие параметры, чтобы сверхпроводники реагировали только на определенные частицы. Это позволит использовать их для ловли частиц в качестве детекторов на ускорителях, таких как Большой адронный коллайдер», — рассказал один из авторов исследования —Денис Гохфельд, кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник Института физики им. Л.В. Киренского Красноярского научного центра СО РАН.

 Работа выполнена при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований.




Поделиться:



Наверх