Магнетизм поможет понять сверхпроводимость

Не исключено, что наступит день, когда станет возможна передача электроэнергии от ветряной турбины, находящейся в открытом море, на сушу без потерь. Материалы, известные как высокотемпературные сверхпроводники (даже если эффект проявляется при температуре -140°C), могут превратить эту мечту в реальность.

Однако в последние 25 лет ученые не достигли сколь-нибудь значительного прогресса в этой области. Исследования, которые проводятся в Лаборатории квантового магнетизма (LQM) Швейцарского федерального технологического института (EPFL), могут изменить ситуацию. Изучение магнетизма в сверхмалых масштабах может дать физикам инструмент для исследования новых сверхпроводящих материалов.

Существует ряд керамических материалов, которые являются прекрасными изоляторами при комнатных температурах, но становятся совершенными проводниками при погружении в жидкий азот. Однако это явление, известное как высокотемпературная сверхпроводимость, не до конца понятно физикам. Они предполагают, что при этих температурах начинают играть роль коллективные квантовые магнитные свойства атомов. Но изучение магнитных свойств этих материалов на атомной шкале требует огромных усилий.

Марк Дин (Mark Dean), Джон Хилл (John Hill) и Айвэн Бозович (Ivan Bozovic) из Брукхэвенской национальной лаборатории, Тростен Шмитт (Thorsten Schmitt) из Института Поля Шеррера (PSI) и Бастиен Далла Пьяцца (Bastien Dalla Piazza) и Хенрик Роннов (Henrik Ronnow) из EPFL приоткрыли завесу над этим явлением. Используя уникальное устройство, команда из Брукхэвена создала слой толщиной в один атом. Затем ученые из PSI смогли применить сверхчувствительный прибор для измерения магнитной динамики атомов. А исследователи из EPFL уложили последний элемент мозаики с помощью математических моделей, описывающих результаты измерений.

«Теперь у нас есть своего рода маяк, который будет указывать нам направление наших дальнейших исследований», - объяснил Роннов. Без понимания того, как эти сверхпроводящие свойства возникают при данных температурах, исследователи пробирались к решению проблемы наощупь, используя метод проб и ошибок. Объединяя эти результаты с другими недавними работами, выполненными в LQM Николаем Цирулиным (Nikolai Tsyrulin), команда из EPFL разработала новый метод, который поможет физикам в их исследовании новых сверхпроводников. Это давно ожидаемый шаг в этой области, ведь Нобелевская премия за открытие высокотемпературной сверхпроводимости была вручена 25 лет тому назад.

Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365