Найден новый сплав с признаками нетрадиционной сверхпроводимости

Прорывное открытие исследователей из Токийского университета представило новый сверхпроводящий материал, способный произвести революцию в этой области. Команда ученых под руководством Ёсиказу Мидзугучи разработала новый цирконид переходного металла, объединив железо, никель и цирконий в различных соотношениях, создав сплав, демонстрирующий нетрадиционную сверхпроводимость.

Хотя ни цирконид железа, ни цирконид никеля по отдельности не являются сверхпроводящими, новый сплав демонстрирует уникальную «куполообразную» фазовую диаграмму, типичную для нетрадиционных сверхпроводников. Эти материалы имеют значительные перспективы для разработки высокотемпературных сверхпроводников, что является критическим достижением для расширения их практического применения.

Сверхпроводники, известные своей способностью проводить электричество без сопротивления, играют ключевую роль в медицинских устройствах визуализации, транспорте на магнитной подвеске и эффективной передаче электроэнергии.

Однако большинство современных сверхпроводников требуют охлаждения примерно до четырех градусов Кельвина (-269°C) с использованием дорогого жидкого гелия, что ограничивает их широкое применение. Материалы, способные к сверхпроводимости при более высоких температурах, таких как порог в 77 градусов Кельвина (-196°C), где можно использовать жидкий азот, значительно снизят затраты и обеспечат более широкое внедрение.

С момента открытия сверхпроводников на основе железа в 2008 году исследователи все больше внимания уделяют нетрадиционным сверхпроводникам, которые, по-видимому, следуют механизмам, отличным от тех, которые описываются традиционной теорией БКШ (Бардина-Купера-Шриффера). Магнитные элементы и «магнитное упорядочение» стали ключевыми факторами в содействии этому типу сверхпроводимости.

Исследование команды Tokyo Metropolitan University началось как студенческий проект. Они использовали дуговую плавку для соединения железа, никеля и циркония в поликристаллический сплав. Исследователи подтвердили, что полученный материал разделяет тетрагональную кристаллическую структуру известных переходных металлов циркония, перспективного класса сверхпроводящих материалов.

Эксперименты выявили куполообразную фазовую диаграмму, где температура сверхпроводящего перехода поднималась и опускалась с изменением соотношения железа к никелю. Эта отличительная черта предполагает, что новый сплав может проявлять нетрадиционную сверхпроводимость, связанную с магнитными свойствами внутри материала.

Дальнейший анализ выявил аномалию, похожую на магнитный переход, в намагниченности никель-цирконита, усиливая связь между магнитным упорядочением и сверхпроводимостью.

Исследование открывает новую платформу для изучения механизмов нетрадиционной сверхпроводимости и разработки новейших материалов.

«Наши результаты могут проложить путь к практическим достижениям в области сверхпроводящих технологий, особенно в высокотемпературных приложениях», — сказал доцент Ёсиказу Мидзугучи.

Поскольку спрос на эффективные энергетические решения и передовые технологии растет, этот новый материал может стать значительным шагом на пути к созданию следующего поколения сверхпроводящих устройств, приближая общество к реализации полного потенциала этой преобразующей технологии.

Статья об исследовании была опубликована в Journal of Alloys and Compounds.