Сплав, который становится сверхпроводником после нагрева экспресс
Металлический брусок из пяти разных металлов — гафния, ниобия, скандия, титана и циркония — лежит в печи. После нагрева до 600 градусов внутри него появляются участки, похожие на узор из двух перемешанных металлов, как мраморные прожилки. Именно эти участки заставляют весь сплав проводить электрический ток без потерь при очень низкой температуре — около минус 263 градусов по Цельсию. Такое явление называют сверхпроводимостью, и оно исчезает при малейшем нагреве, поэтому материалы держат в жидком гелии.
Учёные измерили, при какой температуре сплав становится сверхпроводящим, и увидели: чем горячее была печь при отжиге, тем выше эта температура. Рекорд составил 9,93 кельвина (примерно минус 263,2 градуса Цельсия) для образца, нагретого до 800 градусов. Это почти на два градуса выше, чем у обычных сплавов такого типа. Причина в том, что нагрев раздувает те самые "мраморные" участки — они занимают больше места, и сверхпроводимость усиливается.
Почему так происходит? Анализ показал, что в сверхпроводимости участвуют не только электроны, но и колебания атомов кристаллической решётки. Электроны объединяются в пары, и эти пары движутся сквозь металл без столкновений, как группа танцоров, которая держится за руки и синхронно обходит препятствия. В сплаве с "мраморным" узором таких пар образуется больше, и они крепче держатся вместе.
Оригинальная аннотация
как её написали авторы, на английском arXiv:2602.19371
The present investigation into the superconducting properties of eutectic high-entropy alloy (HEA) Hf-Nb-Sc-Ti-Zr systems reveals an enhanced superconducting critical temperature ($$T_\mathrm{c}$$) in body-centered cubic (bcc) phases compared to typical quinary bcc HEAs. In Hf$$_{10}$$Nb$$_{25}$$Sc$$_{25}$$Ti$$_{20}$$Zr$$_{20}$$, Hf$$_{5}$$Nb$$_{45}$$Sc$$_{20}$$Ti$$_{15}$$Zr$$_{15}$$, and Hf$$_{5}$$Nb$$_{45}$$Sc$$_{10}$$Ti$$_{5}$$Zr$$_{35}$$ systems, which span a broad range of valence electron concentration per atom, lattice strain and the presence of partial or absent eutectic phases are characteristic features at lower annealing temperatures. The eutectic regions expand rapidly following annealing at 600$$^{\circ}$$C in all systems. The $$T_\mathrm{c}$$ of each system increases markedly with rising annealing temperatures from 400$$^{\circ}$$C to 600$$^{\circ}$$C, reaching a maximum value of 9.93 K in the Hf$$_{5}$$Nb$$_{45}$$Sc$$_{10}$$Ti$$_{5}$$Zr$$_{35}$$ sample annealed at 800$$^{\circ}$$C. Nearly all samples can be classified as strong-coupling superconductors. The sample annealed at 500$$^{\circ}$$C in the Hf$$_{5}$$Nb$$_{45}$$Sc$$_{10}$$Ti$$_{5}$$Zr$$_{35}$$ system exhibits a critical current density ($$J_\mathrm{c}$$) exceeding the practical threshold of 10$$^{5}$$ A/cm$$^{2}$$ up to approximately 4 T at 4.2 K and 6 T at 2 K. The elevated $$J_\mathrm{c}$$ is attributed to significant lattice strain and phase instability. The underlying mechanism for the enhanced $$T_\mathrm{c}$$ in Hf-Nb-Sc-Ti-Zr systems is examined through specific heat data analysis, suggesting that the expansion of the eutectic regions induced by thermal annealing plays a pivotal role.
Рекордная температура сверхпроводимости у этого сплава — 9,93 кельвина, то есть примерно минус 263,2 градуса Цельсия. Это холоднее, чем поверхность Плутона, где около минус 230 градусов.