Эффект Мейсснера при комнатной температуре экспресс
Магнит не любит, когда его поле проникает внутрь сверхпроводника. Обычный кусок свинца, охлаждённый до криогенных температур, выталкивает магнитные линии — и левитирует над магнитом. Это эффект Мейсснера–Оксенфельда, открытый в 1933 году. До сих пор он требовал сильного холода, потому что сверхпроводимость в металлах возникает лишь вблизи абсолютного нуля.
В новой работе эффект Мейсснера впервые зарегистрирован при комнатной температуре — в кремниевой наноструктуре. На её краях сформированы проводящие каналы, а сверху нанесены цепочки дипольных центров бора с отрицательной корреляционной энергией (так называемые negative-U центры). Эти центры действуют как клей для электронов: одиночный носитель заряда, проходя мимо, связывается с ними и создаёт условия для бездиссипативного транспорта — ток течёт без потерь.
Измерения проводили двумя способами. Сначала фиксировали намагниченность образца при помещении его во внешнее магнитное поле и при удалении. Затем регистрировали ЭДС, возникающую при появлении генерационных токов. Результаты, полученные с помощью феррозонда и по наведённой ЭДС, хорошо согласуются. Это подтверждает, что диамагнитный отклик связан именно с краевыми каналами, а не с объёмом кремния.
Гистерезис намагниченности коррелирует с величиной ЭДС от генерационных токов. Такая связь открывает возможность чисто электрической регистрации эффекта Мейсснера — без магнитных датчиков. Наноструктуры изготовлены в холловской геометрии, то есть пригодны для интеграции в микроэлектронные схемы.
Кремний — основа современной электроники. Если сверхпроводящие свойства в нём удастся воспроизводить надёжно, появятся процессоры без тепловых потерь, сверхчувствительные датчики магнитного поля и линии передач без сопротивления. Пока это лабораторный эксперимент, но он показывает: сверхпроводимость при комнатной температуре — не фантастика, а инженерная задача на основе кремниевых технологий.
Оригинальная аннотация
как её написали авторы, на английском arXiv:2602.09068
The Meissner-Ochsenfeld effect is demonstrated for the first time at room temperature. The diamagnetic response of a silicon nanostructure with edge channels covered by chains of negative U dipole boron centers is studied when put in (removed from) an external magnetic field. Measurements of the diamagnetic response were carried out by recording the values of magnetization and generation currents. There is good agreement between the results of measurements of the generated internal magnetic field obtained using a ferroprobe and recording the EMF induced by the occurrence of generation currents in an external magnetic field, which determines the conditions of the mechanism of the nondissipative transport in the edge channels at room temperature, which is caused by their interactions with single carriers through negative U dipole boron centers. The interrelation of the magnetization hysteresis and the magnitude of the EMF induced by the occurrence of generation currents indicates the possibilities of the electrical registration of the Meissner-Ochsenfeld effect in nanostructures manufactured within the framework of the Hall geometry.
Эффект Мейсснера заставляет сверхпроводник левитировать над магнитом: вытолкнутое магнитное поле создаёт подъёмную силу. При комнатной температуре такой левитации пока не видно — в эксперименте регистрировали лишь слабый диамагнитный отклик, но сам принцип един.
В романе Артура Кларка «Конец детства» инопланетяне используют сверхпроводники при комнатной температуре для своих кораблей — теперь это чуть ближе к реальности.