« Комнатная» сверхпроводимость может быть реализована

Сделанные российским физиком расчеты говорят экспериментаторам, что искать ее нужно в длинных страйпах.

Принятая теория сверхпроводимости БКШ, за которую ее создатели Бардин, Купер и Шриффер в 1972 году получили Нобелевскую премию, не давала права на существование данного явления при температуре выше нескольких градусов по Кельвину (около -270 по Цельсию). Однако экспериментаторов это не останавливало.

Они искали и в 1986 году Мюллер и Беднорц нашли первое соединение из класса высокотемпературных сверхпроводящих купратов La2-xBaxCuO4 (Т=-243°по Цельсию), за что тоже получили Нобелевскую премию. Сейчас ученые уже создали материалы, способные к сверхпроводимости при температурах до -70°по Цельсию. Это породило множество вариантов новых объяснений механизма сверхпроводимости. Одно из них биполяронное. На данный момент доктором физико-математических наук Виктором Лахно, руководителем лаборатории квантово-механических систем Института математических проблем биологии РАН рассчитана возможность поддержки сверхпроводимости при комнатной температуре в страйпах. Статья опубликована в журнале Springer Plus.

С помощью современных микроскопов можно увидеть, что переходу в сверхпроводящее состояние в кристаллической решетке вещества сопутствует образование страйпов. Страйпы это локальные одномерные деформации решетки. Они короткие - несколько нанометров и сверхпроводящие.

«Согласно полученным расчетам в страйпах возможно существование сверхпроводящего бозе-конденсата», - прокомментировал профессор Виктор Лахно. Результаты в корне отличаются от того, что дает теория БКШ. Новое решение снимает запрет на существование сверхпроводящего бозе-конденсата в одномерных системах, сообщается в пресс-релизе, поступившем в редакцию Planet Today.

Конденсат Бозе — Эйнштейна — это пятое агрегатное состояние материи, которое было предсказано Альбертом Эйнштейном в 1925 году на основе работ индийского физика Бозе. Сам конденсат был получен через 70 лет, в 1995 году Корнеллом и Виманом. Учёные использовали газ из атомов рубидия, охлаждённый до практически абсолютного нуля (1,7х10-7 кельвинов). За это в 2001 году им была присуждена Нобелевская премия. Бозе-конденсат характеризуется тем, что все частицы движутся согласованно. Они формируют одну квантово-механическую волну и ведут себя как одна гигантская частица. Все они одновременно находятся в одном и том же месте, и каждая из них «размазана» по всей области пространства. Лахно математически доказал, что квантовый бозе-газ из трансляционно-инвариантных биполяронов в одномерном проводнике может образовывать бозе-конденсат.

Полярон – квазичастица, состоящая из электронов и возмущений, которые он производит, пролетая сквозь кристаллическую решетку. Такие возмущения называют фононами. Ввел понятие полярона советский физик Пекар в 1946 году, в дальнейшем теория поляронов получила важное развитие в работах нашего соотечественника Тулуба, нашедшего новое решение задачи о поляроне в случае сильного взаимодействия электрона с решеткой. Биполярон это два полярона, связанных между собой фононным взаимодействием. Виктору Лахно удалось показать, что биполярон может обладать свойством трансляционной инвариантности, то есть представлять собой плоскую волну, бегущую в кристаллической решетке. Ученый теоретически доказал, что трансляционно-инвариантные биполяроны могут создавать устойчивый бозе-конденсат в страйпах даже при комнатной температуре. А значит сверхпроводимость при этих температурах возможна.

Виктор Лахно: «Ранее считалось, что сверхпроводимость возможна только в коротких страйпах, а в длинных она исчезает, поэтому вопрос о создании искусственных страйпов большой длины никогда не возникал и не ставился. Но результаты данного исследования, напротив, говорят, что высокотемпературный сверхпроводник должен включать в себя длинные страйпы, которые могут быть созданы с использованием методов современной нанотехнологии.» 

Теперь дело за практиками - нужно создать материалы с длинными страйпами. Сейчас на современном уровне нанотехнологий это вполне реально.