Используя сложные лазерные методы, которые позволяют исследовать так называемый неравновесный режим, ученые нашли очень новаторский способ понять свойства особого класса материалов. Команда SISSA занималась теоретическими аспектами исследования, в то время как лаборатории I-LAMP Университета Каттолика дель Сакро Куоре (Брешия) и Политехнического университета Милана координировали экспериментальную сторону.
«Одно из самых серьезных препятствий для использования сверхпроводимости в повседневных технологиях заключается в том, что наиболее многообещающие сверхпроводники имеют тенденцию превращаться в изоляторы при высоких температурах и низких концентрациях легирования», — пояснили ученые. "Это потому, что электроны имеют тенденцию отталкиваться друг от друга, а не объединяться в пары и двигаться в направлении тока.«Чтобы изучить это явление, исследователи сосредоточились на конкретном сверхпроводнике, который имеет очень сложные физические и химические свойства и состоит из четырех различных типов атомов, включая медь и кислород. «С помощью лазерного импульса мы вывели материал из равновесного состояния. Затем второй, ультракороткий импульс позволил нам выделить компоненты, которые характеризуют взаимодействие между электронами, когда материал возвращается в состояние равновесия.
Образно говоря, это было похоже на серию снимков различных свойств этого материала в разные моменты."
Благодаря такому подходу ученые обнаружили, что «в этом материале отталкивание электронов и, следовательно, их изолирующие свойства исчезают даже при комнатной температуре. Это очень интересное наблюдение, так как это необходимое условие для превращения материала в сверхпроводник."Каков следующий шаг к достижению этого? «Мы сможем взять этот материал за отправную точку и, например, изменить его химический состав», — пояснили исследователи.
Обнаружив, что предпосылки для производства сверхпроводника при комнатной температуре существуют, ученые теперь имеют в своем распоряжении новые инструменты для поиска правильного рецепта: изменив несколько ингредиентов, они могут оказаться недалеко от правильной формулы.
Его приложения? Магнитное поле, создаваемое при прохождении тока через сверхпроводник, можно было бы использовать для нового поколения поездов на магнитной подушке, таких как тот, который уже связывает Шанхай с его аэропортом, с гораздо лучшими характеристиками и эффективностью. В диагностике можно было бы генерировать очень сильные магнитные поля в очень маленьких пространствах, что позволило бы выполнять высокоточную магнитно-резонансную томографию в очень малых масштабах.
В области транспорта энергии или микроэлектроники высокотемпературные сверхпроводники обеспечат чрезвычайно высокий КПД и, в то же время, значительную экономию энергии.