Исследователи из Национального университета Сингапура сделали значительный шаг в материаловедении, создав первый за несколько десятилетий сверхпроводник на основе никеля. Этот новейший материал демонстрирует свои уникальные свойства при температуре около минус 233°C и не требует использования меди или высоких давлений, что делает его более практичным. Открытие может произвести революцию в области электроники, включая такие технологии, как «умные очки» и поезда на магнитной подушке, предлагая энергоэффективность и бесшумную работу.
Сверхпроводники способны проводить электричество без потерь, однако существующие варианты часто требуют экстремальных условий, близких к абсолютному нулю, что связано со значительными трудностями в их использовании и охлаждении. Ранее, в 1987 году, были выявлены соединения меди, сохраняющие сверхпроводимость при температуре минус 243°C, но для их активации требовалось огромное давление.
Разработанный исследователями материал (Sm-Eu-Ca)NiO решает эти проблемы, оставаясь стабильным при атмосферном давлении и функционируя на 10 градусов выше температурных показателей меди. Ключевым моментом в этом открытии стало исследование слоистых структур: учёные выявили, что сила взаимодействия между слоями оказывает значительное влияние на температуру, при которой возникает сверхпроводимость. Это позволило установить модель, предсказывающую свойства новых соединений, а эксперименты подтвердили теоретические данные — никелевый оксид продемонстрировал нулевое сопротивление при минус 233°C, что значительно упрощает его синтез и применение в технологии.
Недавние открытия в области высокотемпературной сверхпроводимости подчеркивают, что данный феномен доступен не только для медных соединений, но и для других элементов периодической таблицы.
Главное достоинство данного материала заключается в его практической применимости. Современные устройства, такие как серверы и электромобили, теряют до 20% энергии из-за нагрева проводов. Внедрение сверхпроводников могло бы исключить данные потери, что, в свою очередь, ускорило бы передачу данных и уменьшило размеры устройств.
Например, магнитно-резонансные томографы (МРТ) могли бы обходиться без громоздких систем охлаждения, а «умные» электросети обеспечивали бы передачи энергии на тысячи километров практически без потерь.
Команда из Национального университетского совета Сингапура (NUS) сейчас исследует влияние изменения состава материалов и внешнего давления на повышение рабочих температур сверхпроводников. Для достижения сверхпроводимости в новых материалах потребуется применять криогенные жидкости с более низкими температурами кипения, такие как жидкий гелий (около 4 K), а не традиционный жидкий азот.
Тем не менее, важно отметить, что достижение сверхпроводимости при температурах около 40 K является важным научным прорывом, демонстрирующим, что природа сверхпроводимости обладает гораздо большей сложностью и разнообразием, чем было принято считать.
Если похожие материалы будет возможно найти среди более распространённых элементов, это откроет новые горизонты в технологиях и обеспечит энергетическую устойчивость, устраняя необходимость выбирать между этими важными аспектами.
Кроме того, учёные достигли успехов в области квантовых технологий, что дало шанс полностью изучить поведение запутанных частиц, а компания Type One Energy представила новый проект термоядерного реактора, который обещает обеспечить безостановочную, бесконечную энергетическую продукцию.
