Вопрос эксперту

Мировые научные СМИ сообщают о крупном прорыве в физике – создании группой корейских исследователей первого сверхпроводника, работающего при комнатной температуре и нормальном давлении. Ученые НИЯУ МИФИ подтверждают – результаты работы впечатляют, особенно в части наблюдения диамагнетизма в виде эффекта Мейсснера и эффекта левитации.

До настоящего времени сверхпроводники, работающие при комнатной температуре, требовали экстремально высокого давления. Нынешнее исследование корейских ученых открывает совершенно новые горизонты.

 

Ученые описывают новый сверхпроводник, основанный на модифицированном свинце-апатите LK-99.

 

Его критическая температура (ключевой параметр сверхпроводимости) составляет 127 °C, что позволяет использовать материал в самых разных земных условиях. Помимо этого, исследователи наблюдали в материале критический ток, отсутствие электрического сопротивления, критическое магнитное поле и эффект Мейснера (свойства, позволяющие рассеивать магнитное поле во время перехода, что приводит к левитации материала).

 

В случае подтверждения первых результатов, миру будет продемонстрирован пример сверхпроводника комнатной температуры, который не требует экстремального давления для своей работы. Это откроет фантастические возможности в энергетике, левитирующем транспорте, квантовых компьютерах и еще многих технологиях, о которых мы пока даже не догадываемся.

 

Профессор кафедры Физики твердого тела и наносистем института ЛаПлаз НИЯУ МИФИ, доктор физ.-мат наук Алексей Менушенков согласен – беспрецедентное внимание к открытию не удивительно. 

 

«Представленные результаты группы корейских ученых об открытии сверхпроводимости при температуре выше комнатной вызвали ажиотаж не только в сообществе физиков, связанных с исследованиями сверхпроводимости, но и вообще в научном мире, - отмечает он. - Описанный эффект обнаружен в материале  LK-99 на основе окисла апатита свинца, модифицированного добавкой окисла меди с общей формулой (Pb10-xCux(PO4)6O (0.9<x<1.1)). Авторы утверждают, что материал проявляет металлические свойства, характерные для свинца Pb(6s1) при температуре выше критической и сверхпроводящие свойства, характеризуемые эффектом Мейсснера и явлением левитации при комнатной температуре и нормальном атмосферном давлении. Для образца A LK-99 была достигнута критическая температура 126.85℃ (400K)».

 

Возможный механизм появления комнатной сверхпроводимости, поясняет профессор Алексей Менушенков, авторы связывают с двумя факторами: во-первых с уменьшением объема элементарной ячейки, происходящем при фазовом переходе диэлектрик-металл, который достигается за счет замещения атомов свинца атомами меди (имеющими больший ионный радиус), и, во-вторых с отталкивающим одноузельным кулоновским взаимодействием, усиливающим структурную деформацию в структуре в одномерных цепочек (Pb2−O1/2−Pb2 вдоль оси с благодаря сверхпроводящему конденсату при Тс. Авторы обсуждают механизм в рамках 1-D BR-BCS теории.

 

Кроме того, авторы приводят результаты измерения сопротивления, влияния магнитного поля, вольтамперных характеристик и зависимости критического тока от температуры, а также результаты структурного анализа. Ко второй статье приложено видео, демонстрирующее проявление явления левитации.

 

«Считаю, что представленные авторами результаты чрезвычайно интересны, - подчеркивает профессор Алексей Менушенков, - особенно впечатляет наблюдение диамагнетизма в виде эффекта Мейсснера и эффекта левитации. Наиболее слабой частью представляется область структурных исследований, которая оставляет сомнения в правильности описания этой сложной структуры материала LK-99.

 

Возможно, ли, что этот материал существует и обеспечивает комнатную сверхпроводимость? Думаю, что возможно. Однако, сделать окончательные выводы можно только в случае повторения указанных эффектов другими независимыми группами исследователей. Здесь представляется странным, что несмотря на то, что авторы готовы консультировать другие группы при синтезе материала LK-99, они не передали свои образцы для проведения исследований другим группам.

 

Что касается природы наблюдаемого явления, считаю, что если эффект будет доказан, то природа явления, скорее всего, близка к природе высокотемпературной сверхпроводимости, обнаруженной в 1986 году Беднорсом и Мюллером в купратах, а также в других ВТСП-оксидах (она до сих пор остается загадкой)».

 

На снимке: профессор кафедры физики твердого тела и наносистем института ЛаПлаз, д. ф.-м. н. Алексей Менушенков. Фото: ЛаПлаз