1. Inhalt
  2. Navigation
  3. Weitere Inhalte
  4. Metanavigation
  5. Suche
  6. Choose from 30 Languages

Политика и общество

Диборид магния обладает сверхпроводимостью

Все те невероятные вещи, о которых конструкторы мечтают с тех самых пор, как было открыто явление сверхпроводимости, действительно могут стать реальностью.

default

Новые технологии можно применять не только в "игрушках".

И хотя в 1972-м году трём американцам – Джону Бардину, Леону Куперу и Роберту Шрифферу – была присуждена ещё одна Нобелевская премия – за теоретическое обоснование сверхпроводимости, – физическая природа этого явления, как ни удивительно, и сегодня ещё таит ряд загадок. Напомню, что речь идёт о способности некоторых веществ при охлаждении их ниже определённой температуры – так называемой критической температуры перехода – полностью терять электрическое сопротивление и проводить электрический ток без каких-либо потерь. На протяжении долгих десятилетий науке были известны лишь сверхпроводники с крайне низкими критическими температурами перехода, всего на несколько градусов превышающими абсолютный нуль. Даже у технеция, имеющего самую высокую среди чистых металлов критическую температуру перехода, она составляет лишь 11,2 градуса Кельвина. Между тем, получение и поддержание столь низких температур с использованием весьма капризного в эксплуатации жидкого гелия является делом не только сложным, но и, что ещё важнее, весьма дорогостоящим, а потому о практическом применении сверхпроводимости в технических устройствах долгое время не могло быть и речи.

30, 58, 92, 138...

Однако в 1986-м году двум сотрудникам концерна «Ай-Би-Эм» – немцу Йоханнесу Георгу Беднорцу и швейцарцу Карлу Александру Мюллеру – удалось открыть новый класс соединений, способных переходить в сверхпроводящее состояние уже при значительно более высоких температурах. Синтезированная учёными керамика, состоящая из атомов кислорода, меди, бария и лантана и в обычных условиях вообще не проводящая электрический ток, обретала сверхпроводимость при температуре 30 градусов Кельвина. Открытие этого нового эффекта, названного высокотемпературной сверхпроводимостью, уже на следующий год также было удостоено Нобелевской премии. Немного погодя выяснилось, что результаты опытов искажены небольшой примесью свинца и что на самом деле критическая температура этого соединения даже гораздо выше – 58 градусов Кельвина. А ещё год спустя группа американских исследователей, заменив в составе всё той же керамики лантан на иттрий, получила и вовсе сногсшибательный результат – 92 градуса Кельвина, что значительно выше температуры кипения жидкого азота. И хотя физическая природа высокотемпературной сверхпроводимости до сих пор неизвестна, исследователям из года в год удаётся получать всё новые и новые сверхпроводники с ещё более высокой критической температурой перехода. Абсолютный рекорд – 138 градусов Кельвина – принадлежит сегодня соединению, состоящему из атомов кислорода, ртути, таллия, бария, кальция и меди. Одна беда – все эти соединения представляют собой металлооксидные керамики, которые, во-первых, очень дороги, а во-вторых, обладают высокой хрупкостью, что делает их совершенно непригодными для широкомасштабного технического применения.

Внимание исследователей всего мира приковано к дибориду магния

Однако в начале прошлого года высокотемпературная сверхпроводимость случайно была открыта у соединения совсем иного класса. Юн Акимицу (Jun Akimitsu), профессор университета Аояма Гакуин в Токио, обнаружил, что давно известное химикам вещество – диборид магния (MgB2) – переходит в сверхпроводящее состояние при значительно более высокой температуре, чем все прочие соединения такого рода. Сообщение японского учёного вызвало подлинную сенсацию. Профессор Хельге Рознер (Helge Rosner) – физик-теоретик, сотрудник университета штата Калифорния в городе Дейвисе, – объясняет, почему:

- Потому что это было совершенно неожиданное и непредвиденное открытие: диборид магния как химическое соединение известен с 50-х годов, широко используется в качестве реактива, но никто и предположить не мог, что он обладает сверхпроводимостью, да ещё при температуре около 40 градусов Кельвина.

Казалось бы, 40 градусов Кельвина – что же тут сенсационного, если рекорд чуть ли не на 100 градусов выше? А вот что. Во-первых, критическая температура перехода у диборида магния всё же чуть ли не вдвое выше, чем у ближайшего конкурента среди двухэлементных интерметаллических соединений. От этого класса веществ учёные ничего подобного не ожидали. Во-вторых, оказалось, что сверхпроводимость диборида магния достаточно точно описывается теорией Бардина-Купера-Шриффера – той самой теорией, которая не смогла объяснить высокотемпературную сверхпроводимость металлооксидных керамик. Это тоже изрядно удивило учёных, поскольку они уже давно исходили из тезиса, что классическая сверхпроводимость в стабильных химических соединениях при температурах выше 25-ти градусов Кельвина просто невозможна. Так что теперь внимание исследователей всего мира приковано к дибориду магния. Профессор Рознер говорит:

- Сегодня ведётся очень активная работа, направленная на то, чтобы сделать это соединение пригодным для широкого практического применения. Этот материал имеет малую удельную массу, дёшев и прост в производстве – чего никак не скажешь о металлооксидных керамиках – и обладает такими прочностными характеристиками, которые, надеюсь, позволят использовать его в целом ряде технических решений.

Ссылки в интернете