Сверхпроводимость при комнатной температуре стала на шаг ближе экспресс
Сверхпроводимость — это способность материала проводить электричество без потерь. Обычные провода греются, и часть энергии уходит в тепло, а сверхпроводник пропускает ток без сопротивления. Но до сих пор такое состояние удавалось получить лишь при очень низких температурах или под огромным давлением, что мешает применять его в быту.
Физики из Хьюстонского университета под руководством Пола Чу придумали, как «закалить» сверхпроводящее состояние, созданное под давлением, чтобы оно сохранялось при обычных условиях. Они взяли керамику из ртути, бария, кальция, меди и кислорода (HgBa₂Ca₂Cu₃O₈₊δ) — материал, который уже был рекордсменом по температуре перехода. Сначала образец сжали, чтобы усилить сверхпроводимость, а затем медленно сняли давление по специальному протоколу. Оказалось, что после такой обработки материал остаётся сверхпроводящим при температуре 151 К (−122 °C) — это новый рекорд для обычного давления.
Чтобы убедиться, что эффект не случаен, учёные проверили структуру материала с помощью синхротронного рентгеновского излучения и рассчитали, как колеблются атомы в решётке. Расчёты подтвердили: после снятия давления кристаллическая решётка сохраняет выгодное расположение атомов, которое стабилизирует сверхпроводящее состояние. Такой подход — «pressure-quench protocol» — может сработать и для других материалов, где сверхпроводимость появляется только под давлением.
Если удастся поднять температуру ещё выше, человечество получит провода без потерь, мощные магниты для поездов на магнитной подушке и компактные ускорители частиц. А главное — сверхпроводники помогут удержать плазму в термоядерных реакторах, приблизив неисчерпаемый источник энергии.
Оригинальная аннотация
как её написали авторы, на английском arXiv:2603.12437
Superconductivity has been a vigorously researched topic since its discovery in 1911. Raising the superconducting transition temperature (Tc) has been the main driving force behind such long-sustained efforts due to its potential for impacting humanity and the fundamental knowledge gained from understanding this macroscopic coherent quantum state at high temperatures. The successful development of high-Tc superconductivity will make possible extraordinarily efficient generation, delivery, and utilization of energy, and could also enable the development of controlled fusion while impacting other burgeoning fields like quantum computation and quantum electronics. However, progress has been hindered by a longstanding plateau in the record ambient-pressure Tc, unchanged since 1993. Subsequent significant advancements in Tc have been achieved only under high pressures, preventing the realization of superconductivity's full potential. To directly address this challenge, we developed a pressure-quench protocol (PQP) to stabilize pressure-induced/-enhanced superconducting states at ambient pressure. Here we achieve a record ambient-pressure Tc of 151 K in the cuprate HgBa2Ca2Cu3O8+{\delta} via PQP. The experimental results are further supported by synchrotron X-ray diffraction measurements and phonon and electronic structure calculations. This breakthrough opens new avenues for stabilizing and exploring ambient-pressure high-Tc superconducting states and other quantum states that have been previously only accessible under pressure, paving the way for deeper understanding and practical applications of high-Tc superconductivity and beyond.
Рекордная температура 151 К — это −122 °C, что примерно соответствует температуре на поверхности спутника Юпитера Европы в тени.
В романе Артура Кларка «Конец детства» инопланетяне используют сверхпроводники для левитации и мгновенной передачи энергии — наша реальность медленно догоняет фантастику.