«Эксперимент идет, мы зарядили несколько образцов, проверяем»
Сверхпроводник, который позволил бы всем нам создать линии электропередач, передающие электроэнергию без потерь, и левитирующие высокоскоростные поезда без трения, все-таки пока не найден. О создании подобного материала (а это стало бы одним из величайших технологических прорывов) заявили две недели назад корейские ученые из Исследовательского центра в Сеуле.
Левитация немагнитного материала LK-99 в магнитном поле.
Российские ученые Физического института им. Лебедева РАН решили повторить их эксперимент. Спустя несколько дней после его начала в интервью «МК» они сообщили, что пока не достигли заявленного корейцами результата, но измерения еще продолжаются. К слову, о том, что материал корейцев, мягко говоря, не тянет на сверхпроводник при комнатной температуре, сообщили в конце прошлой недели и несколько зарубежных исследователей. Учитывая большой интерес к теме сверхпроводников, мы решили разобраться, что это такое и что необходимо для их появления.
Сегодня технология применяется для создания мощных магнитов, к примеру, в Большом адронном коллайдере, современных моторов в судостроении, мощных электродвигателей. В большинстве случаев пока это только экспериментальные установки, где стоят устройства, охлаждающие до температуры, граничащей с абсолютным нулем, или температуры жидкого азота, что делает конструкции очень дорогостоящими. Создать сверхпроводник, не требующий мощных «холодильников», — вот давняя мечта многих физиков.
Одной из главных их целей являются модернизация электросетей. Если бы из сверхпроводящих материалов были сделаны всем нам знакомые электрические провода, это позволило бы сэкономить до 30 процентов энергии. Экономическая выгода была бы колоссальной, сравнимой разве что с термоядерной электростанцией ИТЭР, над которой долгие годы работают, но пока безуспешно, ученые-ядерщики.
Сверхпроводимость при комнатной температуре позволила бы также создавать более доступные, неохлаждаемые квантовые компьютеры, левитирующие поезда на магнитной подушке, движущиеся на огромной скорости… Сегодня такие технологии уже создаются, но исключительно в опытном режиме. То есть так называемый эффект Мейснера, заключающийся в том, что магнитное поле вытесняется из объема проводника при его переходе в сверхпроводящее состояние, пока не получается широко реализовать на практике без мощного охлаждения.
И вот 25 июля ученые Сукбэ Ли и Джи-Хун Ким из фирмы Quantum Energy Research Centre в Сеуле сообщили в препринтном журнале (предваряющем основную публикацию), что нашли соединение меди, свинца, фосфора и кислорода, получившее название LK-99, которое как раз и является сверхпроводником при нормальном давлении окружающей среды и температурах до 127°C (400 кельвинов), то есть и при «обычной» комнатной температуре.
Эта статья вызвала много шума в научном мире, поскольку заявленные результаты граничили с революцией. Многие научные группы в разных странах в срочном порядке принялись за экспериментальную проверку этого результата. Не остались в стороне и российские специалисты из Физического института им. Лебедева РАН.
— Мы не собираемся спешить с выводами, — говорит доктор физико-математических наук, член-корреспондент РАН, руководитель Центра высокотемпературной сверхпроводимости и квантовых материалов им. В.Л.Гинзбурга ФИАН Владимир Пудалов. — Эксперимент идет, мы зарядили несколько образцов, проверяем. В препринте корейцев была какая-то неточность в химическом составе и неясность и даже противоречие в результатах, просто концы с концами не сходились.
Нам же удалось создать похожий на их свинцовый апатит материал. Пока данных о его сверхпроводимости при комнатной температуре и обычном атмосферном давлении нет, но мы не торопимся с окончательными выводами. Даже если ее там не окажется, научный интерес может представлять проводимость при 100 кельвинах. Если хотя бы это будет доказано, то довольно бюджетный LK-99 сможет заменить многие дорогие сверхпроводники.
По словам ученого, сверхпроводимость при температуре, «близкой» к комнатной, была достигнута в 2019–2020 годах почти одновременно многими научными группами, включая российских исследователей из ФИАНа. Она возникала уже при -17…-20 градусах Цельсия, и это среди подтвержденных данных — абсолютный рекорд. Но… при давлении, сравнимом с давлением в земном ядре, — примерно в 1–1,5 миллиона атмосфер. При нормальном — сверхпроводник почти мгновенно разлагался на составляющие.
Исследования продолжаются. Результаты станут доказательством правильности пути достижения высокотемпературной сверхпроводимости. «МК» следит за развитием событий.
