Учёным Стэнфордского университета и Национальной ускорительной лаборатории SLAC удалось достичь прорыва в области высокотемпературной сверхпроводимости. Исследовательская группа под руководством Гарольда Хванга, директора Стэнфордского института материалов и энергетических наук (SIMES), впервые создала сверхпроводники, работающие при комнатном давлении.

Сверхпроводимость — это способность материалов проводить электричество без сопротивления, что обычно достигается при крайне низких температурах или высоком давлении. На протяжении десятилетий исследователи изучали купраты — материалы, способные достигать сверхпроводимости при относительно высоких температурах.

Около пяти лет назад команда учёных обнаружила сверхпроводимость в никелатах — материалах, химически схожих с купратами. Летом прошлого года другая группа исследователей сообщила о сверхпроводимости в новом классе оксидов никеля при температурах, сопоставимых с купратами. Однако эти материалы требовали экстремального давления для стабилизации сверхпроводящего состояния, что достигалось только с помощью специального оборудования — алмазных наковален.

Новый подход команды Стэнфорда и SLAC основан на технологии выращивания тонких плёнок. Вместо внешнего давления учёные использовали подложки, которые не только поддерживают тонкие плёнки, но и создают боковое сжатие, заставляя атомную структуру никелата перестраиваться в процессе роста.

Исследователи зафиксировали, что температура перехода материала в сверхпроводящее состояние варьировалась от -247°C до -231°C в зависимости от степени сжатия. Хотя материал переходит в сверхпроводящую фазу при этих температурах, дефекты в никелате и соотношение атомов кислорода ограничивают достижение истинного состояния нулевого сопротивления, которое наблюдалось только при температурах около -271°C.

Изучение сверхпроводников под высоким давлением ограничивает использование передовых методов исследования, таких как рентгеновское рассеяние. Теперь, когда никелаты стабильны при комнатном давлении, учёные могут использовать эти инструменты для более детального изучения свойств материала.

В дальнейшем исследователи планируют улучшить кристаллическое качество материала и изучить стратегии легирования — добавления небольших количеств других элементов для изменения электронных свойств. Эти усилия направлены на лучшее понимание механизмов сверхпроводимости в никелатах и поиск способов повышения их эффективности.