Новый сплав остается сверхпроводником почти при любом давлении

Ученые обнаружили материал, сохраняющий свойства сверхпроводника в широчайшем диапазоне давлений. Новый сплав проводит электрический ток без сопротивления при любом давлении начиная от нормального и до экстремальных значений в 190 гигапаскаль, что примерно соответствует давлению в ядре Земли. Статья с результатами опубликована в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Новый материал относится к классу высокоэнтропийных сплавов — веществ, состоящих как минимум из пяти химических элементов, характеризующихся высокими значениями энтропии смешивания. Обычно этими элементами являются переходные металлы, которые должны находиться в таких сплавах в примерно равных концентрациях — содержание каждого должно составлять от 5 до 35 атомных процентов. У таких сплавов есть интересные свойства — например, при наличии простой кристаллической решетки, разные атомы расположены там случайным образом, что позволяет веществу в целом обладать свойствами как твердого тела, так и жидкости.

Изученное вещество состоит из тантала, ниобия, гафния, циркония и титана. «Мы обнаружили, что этот высокоэнтропийный сплав остается в состоянии с нулевым электрическим сопротивлением во всем диапазоне давлений от одной атмосферы до характерных для внешнего ядра Земли значений, причем без структурных изменений», — пояснил соавтор работы, сотрудник Института физики в Пекине Лилин Сунь.

Давление является одним из внешних параметров, способных повлиять на проводящие свойства материала. Давление может менять температуру сверхпроводящего перехода. Например, известно, что сероводород является сверхпроводником при комнатной температуре, но только в случае приложения давления в 1,5 миллиона атмосфер (150 гигапаскалей).