Наука и технологии России

Вход Регистрация

Российские учёные открыли новые эффекты в сверхпроводниках

Группа учёных из Института химии твёрдого тела Уральского отделения РАН выяснила, какие процессы в сложных кислородсодержащих сверхпроводниковых материалах влияют на критическую температуру данных сверхпроводников. Результаты исследования, опубликованные в Journal of Material Science, открывают дорогу созданию новых материалов, которые, возможно, приведут к революционным изменениям во многих технических отраслях.

Слоистые системы на основе железа – относительно недавно открытый класс веществ, обладающий высокотемпературной сверхпроводимостью. Исследования такого рода сверхпроводников в последнее время развиваются очень интенсивно. Ведь учёные надеются найти такие материалы, для которых будет возможен переход в сверхпроводящее состояние при достаточно высоких температурах, что приведёт к революционным изменениям во многих отраслях, от вычислительной техники до космоса.

Такие материалы будут обладать меньшими объёмами-массой, а по свойствам – превосходить обычные сверхпроводники. Другое их преимущество заключается в том, что для придания сверхпроводящих свойств материалу не потребуется достижение особо низких температур. В идеале – получить сверхпроводник, работающий при комнатной температуре.

Наибольший интерес сегодня представляют сложные кислородсодержащие материалы как один из классов соединений на основе железа. В этих структурах слои из соединений железа с неметаллом разделены слоями из оксидов. Одна из наиболее интригующих черт таких сверхпроводящих материалов – кислородная нестехиометрия, то есть отклонение количественных соотношений между компонентами химических соединений, определяемых правилами. Известно, что при внесении изменений в структуру таких сверхпроводящих материалов можно влиять на величину их критической температуры. Изучив закономерности такой зависимости, можно будет синтезировать вещества с весьма высокими значениями критических температур.

Учёные из Института химии твёрдого тела Уральского отделения Российской академии наук в ходе недавнего исследования установили, что температура перехода слоистых систем на основе железа в состояние сверхпроводника уменьшается почти в два раза с увеличением количества кислородных вакансий (фрагментов кристаллической решётки с отсутствующими там, где они должны быть, атомами кислорода) с 37К для стехиометрического состава до 20К для кислороддефицитных фаз.

Посредством теоретических вычислений исследователи изучили идеальную кислороддефицитную систему, чтобы понять, как воздействуют на её структурные и электронные свойства кислородные вакансии.

Результаты расчётов позволили сделать выводы, что структура и стабильность сверхпроводников зависят от положения кислородной вакансии. Так, если вакансия сформирована в позиции, которую химики называют 2с, то сохраняется первоначальная структура стехиометрического кристалла. И напротив, если вакансия в позиции, обозначаемой учёными как 4f, происходит нарушение структуры первоначальной кристаллической решётки. Поэтому, как правило, кислородные вакансии возникают в 2с-позиции, так как много 4f-вакансий сделает сверхпроводник весьма нестабильным.

Однако, по мнению учёных, только наличием и позицией кислородных вакансий в молекуле сверхпроводника невозможно объяснить заметное снижение критической температуры для изученных кислороддефицитных систем. Данный процесс – снижение температуры перехода в сверхпроводящее состояние – также может быть вызван изменением характеристик электронов, входящих в состав кислороддефицитных железосодержащих многослойных систем. Точный ответ на этот вопрос, вероятно, будет найден в ходе дальнейших исследований.

Работа выполнена при поддержке РФФИ (грант № 10-03-96008).

Источник информации:

D.V. Suetin, I.R. Shein and A.L. Ivanovskii. The influence of oxygen deficiency on structural and electronic properties of superconductor (Fe2As2)(Sr4V2O6-x). Journal of Material Science. Vol. 47. № 48. 2012. PP. 3663-3668.

РЕЙТИНГ

5.00
голосов: 11

Галереи

Производство конечной продукции на заводе «Микрон»

17 февраля 2012 года на зеленоградском заводе «Микрон» была запущена производственная линия по проектным нормам 90 нанометров. Это позволяет заводу производить микропроцессоры, микроконтроллеры, модули памяти, SIM-карты и специализированные микроэлектронные модули любого назначения, включая особое и космическое. Производственный цикл занимает около трёх месяцев, поэтому до конца весны 2012 года память с маркировкой «Сделано в России» увидеть не удастся, но что пока можно посмотреть, как появляются билеты московского метрополитена, складские радиометки, чипы для банковских карт и загранпаспортов.

33 фото

Обсуждение