Российские ученые синтезировали и исследовали новый тип сверхпроводников из опалов и олова, который легко переключается из сверхпроводящего состояния в обычное и обратно. Благодаря этой способности соединения могут применяться как детекторы частиц на ускорителях или использоваться в устройствах низкочастотной радиосвязи, к примеру, для связи под водой. Результаты работы опубликованы в журнале Superconductor Science and Technology. 

Сверхпроводимость, или способность материала проводить электрический ток без потерь, разрушается под действием магнитного поля. Экспериментальной физике известны сверхпроводники двух родов — первого, выдерживающего слабые магнитные поля, и второго, сохраняющего свои свойства при более сильных магнитных полях. Теория предсказывает существование сверхпроводника промежуточного, полуторного типа.

Коллектив ученых из России, в  который вошли исследователи Красноярского научного центра СО РАН, получил соединение, которое ведет себя в соответствии с предсказанными для сверхпроводника полуторного типа характеристиками. Необычные сверхпроводники синтезировали из «шариков» оксида кремния с крошечными пустотами, которые заполнены расплавленным оловом. Изначально исследователей привлекло необычное свойство олова — способность изменять тип сверхпроводимости в зависимости от размера частиц. Физики предположили, что благодаря этому свойству, на основе кремниевых опалов и олова можно получать сверхпроводники как первого, так и второго рода.

Однако на деле все оказалось намного необычнее. Образцы материала с большими порами и крупными наночастицами олова, около ста нанометров в диаметре, были сверхпроводниками первого рода. Но ученые также получили и другой тип соединения, которое находится словно в промежуточном состоянии между первым и вторым типами сверхпроводимости. Если в образце с небольшими порами присутствует «смесь» крупных и мелких наночастиц олова, он начинает проявлять магнитные характеристики, предсказанные для сверхпроводников полуторного рода. К примеру, магнитные вихри, проникающие в сверхпроводники полуторного рода, распределяются в нем неравномерно за счет того, что не только отталкиваются друг от друга, но и притягиваются.

Еще одной особенностью полученных сверхпроводников оказалась их упорядоченная пористая структура и слабая связь в ней между сверхпроводящими наночастицами. В образцах оловянные сверхпроводниковые элементы находились между «шариками» опала и были связаны между собой небольшими перемычками, что и приводило к слабой и легко разрушающейся связи между ними. Из-за такой специфики сверхпроводимость в синтезированном материале может разрушаться не только из-за электромагнитного поля, но и из-за «попадания» на сверхпроводник элементарных частиц, таких как фотоны, электроны и другие.

Такие особенности новых сверхпроводников позволяют использовать их в устройствах для радиоэлектроники. Они будут способны чувствовать слабейшие изменения магнитного поля и фиксировать низкочастотные волны, что можно использовать, например, для связи под водой. Более того, полученные сверхпроводники можно применять в детекторах заряженных частиц.

«Когда сверхпроводник обладает слабой связью, то достаточно направить на образец частицу, к примеру, посветить на него одним фотоном, чтобы сверхпроводимость на короткое время разрушилась. Это позволяет использовать такие сверхпроводники как одиночные детекторы фотонов или других элементов. Более того, можно подобрать и задать такие параметры, чтобы сверхпроводники реагировали только на определенные частицы. Это позволит использовать их для ловли частиц в качестве детекторов на ускорителях, таких как Большой адронный коллайдер», — рассказал один из авторов исследования —Денис Гохфельд, кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник Института физики​ им. Л.В. Киренского Красноярского научного центра СО РАН.

Работа выполнена при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований.

Источники

Ученые синтезировали сверхпроводник полуторного типа
Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук (ksc.krasn.ru), 05/11/2019
Ученые синтезировали сверхпроводник полуторного типа
Наука в Сибири (sbras.info), 05/11/2019
Красноярские ученые синтезировали сверхпроводники нового типа
ТАСС, 05/11/2019
В Сибири ученые нашли проводник для ловли частиц в адронном коллайдере
The world news (theworldnews.net), 05/11/2019
В Сибири ученые нашли проводник для ловли частиц в адронном коллайдере
Российская газета (rg.ru), 05/11/2019
Красноярские ученые синтезировали сверхпроводники нового типа
Krasnoyarsk.4geo.ru, 05/11/2019
Красноярские ученые синтезировали сверхпроводники нового типа
Kyivweekly.com, 05/11/2019
Красноярские ученые синтезировали сверхпроводники нового типа
Новости@Rambler.ru, 05/11/2019
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный исследовательский центр "Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук"
ФСМНО (sciencemon.ru), 05/11/2019
06.11.2019 Ученые синтезировали сверхпроводник полуторного типа
Институт химии твердого тела УрО РАН (ihim.uran.ru), 06/11/2019
Ученые синтезировали новый тип сверхпроводников
Новости@Rambler.ru, 06/11/2019
Ученые синтезировали новый тип сверхпроводников
Наука 2.0 (naukatv.ru), 06/11/2019
Ученые синтезировали сверхпроводник полуторного типа
GisProfi (gisprofi.com), 07/11/2019
Красноярские ученые синтезировали уникальный сверхпроводник
ИА 1-LINE (1line.info), 07/11/2019
Сверхпроводники нового типа синтезировали красноярские ученые
MediaPotok (potokmedia.ru), 07/11/2019
Ученые из РФ и США синтезировали сверхпроводник, который можно использовать для подводной радиосвязи
News2 (news2.ru), 07/11/2019
Ученые из РФ и США синтезировали сверхпроводник, который можно использовать для подводной радиосвязи
SMIonline (so-l.ru), 07/11/2019
Ученые из РФ и США синтезировали сверхпроводник, который можно использовать для подводной радиосвязи
Новости России (news-life.ru), 07/11/2019
Ученые из РФ и США синтезировали сверхпроводник, который можно использовать для подводной радиосвязи
123ru.net, 07/11/2019
Ученые из России и США синтезировали сверхпроводник для радиоэлектроники
News2 (news2.ru), 10/11/2019
Ученые из России и США синтезировали сверхпроводник для радиоэлектроники
SMIonline (so-l.ru), 10/11/2019
Ученые из России и США синтезировали сверхпроводник для радиоэлектроники
Eadaily.com, 10/11/2019
Ученые из России и США синтезировали сверхпроводник для радиоэлектроники
News.stfw.ru, 09/11/2019
Ученые из России и США синтезировали сверхпроводник для радиоэлектроники
Seldon.News (news.myseldon.com), 09/11/2019
Ученые синтезировали новый тип сверхпроводников
Noi (noi.md), 08/11/2019
Ученые синтезировали сверхпроводник полуторного типа
РадиоЛоцман (rlocman.ru), 11/11/2019
Российские ученые синтезировали сверхпроводник полуторного типа
1k.com.ua, 18/11/2019
Российские ученые синтезировали сверхпроводник полуторного типа
Научная Россия (scientificrussia.ru), 18/11/2019
Российские ученые синтезировали сверхпроводник полуторного типа: Яндекс.Новости
Яндекс.Новости (yandex.ru/news), 20/11/2019
Ученые синтезировали сверхпроводник полуторного типа
Nanonewsnet.ru, 20/11/2019

Похожие новости

  • 14/06/2018

    Наночастицы нитрида титана повысят производительность оптоволоконных линий связи

    Ученые Федерального исследовательского центра Красноярский научный центр СО РАН (ФИЦ КНЦ СО РАН) совместно с коллегами из Сибирского федерального университета, Сибирского государственного университета науки и технологий им.
    1288
  • 06/12/2019

    Физики рассказали, как наночастицы повысят эффективность лазеров будущего

    ​Группа российских, шведских и американских ученых доказала необходимость оперировать точными количественными данными при изучении коллективных эффектов в массивах диэлектрических наночастиц. Выяснилось, что качество резонанса, возникающего в массивах с известным количеством частиц (даже в крупных массивах порядка 100×100 единиц), может быть существенно ниже, чем предсказывали расчеты на основе модели бесконечной нанорешетки.
    294
  • 07/08/2019

    Сибирские ученые: свойства наножидкостей зависят от концентрации и состава наночастиц

    ​Группа исследователей из Сибирского федерального университета, Института теплофизики им С. С. Кутателадзе СО РАН и Новосибирского государственного архитектурно-строительного университета проанализировала характеристики 60 наножидкостей и установила, что с уменьшением размера наночастиц увеличивается вероятность того, что жидкость станет неньютоновской.
    527
  • 29/04/2019

    Сибирские учёные участвуют в российских космических проектах

    Научные институты со ран работают в проектах «миллиметрон» и «федерация», наращивают группировку глонасс и не возражают против сотрудничества с частными космическими корпорациями. Первая в России негосударственная космическая компания появилась в Красноярске.
    442
  • 01/11/2017

    Сибирские ученые изучили новый тип нанопластин для применения в медицине

    ​Ученые из Института физики имени Л. В. Киренского Красноярского федерального исследовательского центра Сибирского отделения РАН совместно с коллегами из Сибирского федерального университета впервые изучили магнитные свойства, структуру и состав новых наночастиц семейства халькогенидов (элементов 16-й группы периодической системы, к которым относятся кислород, сера, селен, теллур, полоний и ливерморий).
    1549
  • 23/01/2019

    Новосибирские физики смоделировали атмосферу экзопланет

    ​Сотрудники Института лазерной физики СО РАН в лабораторных условиях моделируют плазменный ветер, аналогичный тому, что испускают объекты в сотнях световых лет от Земли. Эти исследования имеют большое значение для изучения состава и динамики верхней атмосферы разных классов экзопланет, в том числе потенциально пригодных для жизни.
    885
  • 16/01/2019

    Физики изучили влияние взаимодействия между магнитными наночастицами на магнитный гистерезис

    Команда исследователей из Сибирского федерального университета, Института физики имени Л. В. Киренского  СО РАН и Сибирского университета науки и технологий изучила магнитный гистерезис в наногранулированных композитах.
    970
  • 12/12/2019

    Учёные предложили люминофор для качественной имитации солнечного света

     Группа учёных, в состав которой вошли специалисты из Китая, России, США и Тайваня, создала люминофор на основе оксида европия, возбуждаемый синим светом и излучающий красный свет. Предполагается, что эти люминофоры помогут усовершенствовать и удешевить технологию производства белых светодиодов, излучающих оптимальный для человеческого глаза «дневной» свет (WLED).
    180
  • 13/08/2019

    Сибирские ученые научились находить и устранять деформации в промышленной керамике

    ​Коллектив ученых из Красноярска и Новосибирска разработал метод для определения остаточных деформаций в керамике из титаната бария. Это позволит сохранить её свойства и контролировать качество изделий, производимых из этого материала.
    428
  • 15/12/2017

    Химики создали новый класс люминофоров для электронной промышленности

    ​Международный коллектив химиков из Китая, России и Японии синтезировал новое кристаллическое вещество на основе оксидов редкоземельных металлов, а также описал его структуру и свойства. Расшифровка рентгенограммы нового соединение установила, что он относится к новому, ранее неизвестному классу.
    1298