Ниобий — металл, который при охлаждении до нескольких градусов выше абсолютного нуля проводит ток без сопротивления. В лабораториях его наносят тонкими дорожками на подложку, как крем на торт. Но в процессе нанесения из специальной маски в металл проникает кислород, и он портит сверхпроводящие свойства.
Учёные изготовили ниобиевые провода разной ширины и толщины и измерили, как они переходят в сверхпроводящее состояние. Оказалось, что температура, при которой металл полностью теряет сопротивление, падает с уменьшением ширины. При этом температура начала перехода остаётся прежней. Значит, переход растягивается: часть провода уже сверхпроводит, а часть ещё нет.
Причина — кислород, который диффундирует из резиста (материала маски) в ниобий во время напыления. В узких проводах доля загрязнённого металла больше, поэтому эффект заметнее. Зная это, инженеры смогут подбирать условия изготовления, чтобы кислорода попадало меньше, и тогда гибридные устройства на основе ниобия смогут работать при температурах выше 2 кельвинов, что упростит создание квантовых компьютеров.
Ниобий используется в сверхпроводящих магнитах МРТ-сканеров — именно он позволяет получать сильные магнитные поля без потерь энергии.
В романе «Задача трёх тел» Лю Цысиня сверхпроводящие материалы помогают создавать невероятные технологии, но их свойства сильно зависят от чистоты и структуры.