Физики получили новое состояние вещества, которое способно пролить свет на тайны сверхпроводников

    image

    Международная команда учёных под руководством Космаса Прасидеса из японского Университета Токоху представила общественности новый материал с удивительной возможностью переходить в разные состояния – диэлектрик, суперпроводник, металл, магнит, и даже одно ранее неизвестное агрегатное состояние.

    Науке известно уже довольно много состояний вещества. Кроме школьных твёрдого, жидкого и газообразного, есть ещё плазма, сверхтекучие жидкости и твёрдые тела, конденсат Бозе-Эйнштейна, кварк-глюонная плазма, глазма, сверхкритическая жидкость и ещё несколько экзотических вариантов, о которых знают только специалисты-физики. Большинство состояний практически не встречаются в естественной среде и были получены в лабораториях.

    В их числе и новое состояние, в которое может переходить материал, полученный из молекул углерода-60, известных как фуллерены или бакиболы. Они представляют собой выпуклые замкнутые многогранники, напоминающие футбольный мяч.

    image

    Мячики сдобрены атомами рубидия, которые регулируют расстояния между бакиболами и влияют на свойства материала. Благодаря им вещество может, в частности, переходить в новое состояние, названное «металлом Яна-Теллера», в честь эффекта Яна-Теллера, который связан с взаимодействием орбитальных состояний электронов и искажений поля кристаллической решётки. Приближённо говоря, увеличение давления в материале приводит к резкому повышению его электропроводимости.

    Только в данном случае регулирование давления осуществляется не физически, при помощи тисков и прессов, а химически – при помощи изменения состава вещества, которые регулируют расстояния между его молекулами, и, фактически, эмулируют изменение давления. При этом в переходном состоянии вещество становится похожим одновременно и на диэлектрик, и на проводник.

    image

    «Что удивляет нас в этом переходе между металлом и диэлектриком, это пограничное состояние, которое никогда ранее не наблюдалось,- пишет редактор Physics World. – Исследователи назвали это состояние „металлом Яна-Теллера“, поскольку при исследовании вещества при помощи инфракрасной спектроскопии видно, что форма фуллеренов искажается, что обычно происходит только в диэлектриках. При этом, измерение ядерного магнитного резонанса показывает, что электроны прыгают с одной молекулы на другую, что является признаком проводника».

    Сверхпроводимость в материалах появляется благодаря эффекту парного взаимодействия электронов, объединяющихся в т.н. "куперовские пары". Для «обычных» сверхпроводников этот эффект изучен довольно хорошо – в них происходит электрон-фононное взаимодействие (взаимодействие электронов с квазичастицами – квантами колебания кристаллической решётки). В результате пары электронов начинают притягиваться друг к другу. Всё это происходит при чрезвычайно низких температурах.

    В изучаемом материале сверхпроводимость возникала при температуре в 35К, и как раз в том промежуточном состоянии, которое назвали металлом Яна-Теллера. Учёным пока неизвестен механизм возникновения пар электронов в этом состоянии – ясно только, что он отличается от механизмов «обычных» сверхпроводников. Мэтью Россейнский, один из исследователей в команде, сравнил поведение этого вещества с купратами, высокотемпературными сверхпроводниками. Максимальная температура, при которой зафиксирована сверхпроводимость у купратов (135К), получена у вещества HgBa2Ca2Cu3O8+x, открытого в 1993 году физиками МГУ Путилиным и Антиповым.

    Дальнейшее изучение свойств нового материала потенциально способно пролить свет на свойства сверхпроводников и в будущем может помочь, наконец, получить вожделенные материалы, обладающие сверхпроводящими свойствами при комнатных температурах.
    Поделиться публикацией
    Реклама помогает поддерживать и развивать наши сервисы

    Подробнее
    Реклама
    Комментарии 12
    • +14
      Почитайте внимательно в той же Википедии, кто открыл сверхпроводимость в купратах (с последующим присуждением Нобелевской премии). Патриотизм штука хорошая, но вводить людей в заблуждение некрасиво.
      • 0
        Да ладно, я надеюсь это просто ошибка автора этой статьи, а не патриотические шоры. Надеюсь+)
        Тем более, в цитируемом материале таки написано кто что открыл и что за это получил.

        Автор, надеюсь увидит комментарий и исправит.
        • +3
          Увидел, но желательно всё-таки отправлять исправления в личку — могу не успеть прочесть все комментарии.
          • +2
            Мой комментарий был не со зла, просто взгляд зацепился за неточность.
            Я не умаляю заслуг физиков МГУ — их работа была опубликована в престижнейшем журнале Nature (там было несколько публикаций на эту тему, с небольшим интервалом, но их вроде как первая).
          • +3
            Да, я неправильно написал, исправляю.
            • 0
              Вы уже второй день вносите правки!
          • –9
            Бакиболы, рубидий… прям Andromeda Strain (Штамм Андромеда или Вирус Андромеда, кому какой вариант, рассказ, фильм или минисериал нравится)
            • –3
              Рубидий
              ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A0%D1%83%D0%B1%D0%B8%D0%B4%D0%B8%D0%B9
              • –3
                А смысл?

                Всем минусующим посвящается, только что пересмотрел момент из фильма 2008 года:
                Чу разговаривает со Стоуном о «теории посланника». Чу делает предположение, что послание не в вирусе, а в оболочке (в виде бакибол).
                «Каждая молекула чёрного вещества содержит один из двух связующих элемента, калий и рубидий...»
                • 0
                  Да я к тому, что отсылая к фантастике где бакиболы являются вымышленными, вы следом тяните рубидий, который вымышленным не является. Но это уже не важно — смысл наших разногласий погребен под минусами.
                  Весна, авитаминоз, девиантное поведение… ну вы понимаете
              • +7
                — Рубидий!
                — Р-резерв! Кр-ратер Р-ричи!

            Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.