• A
  • A
  • A
  • АБВ
  • АБВ
  • АБВ
  • А
  • А
  • А
  • А
  • А
Обычная версия сайта

Ученые выяснили, как организованный беспорядок усиливает сверхпроводимость

Ученые выяснили, как организованный беспорядок усиливает сверхпроводимость

© iStock

Сверхпроводимость — особое состояние материала, при котором электрический ток проходит через него без потерь энергии. Обычно в материалах с дефектами она возникает при очень низких температурах и в несколько этапов. Международная команда ученых, включая физиков МИЭМ ВШЭ, показала: если дефекты распределены внутри материала не случайно, а по определенной схеме, сверхпроводимость возникает при более высокой температуре и охватывает весь материал. Данные могут помочь в создании сверхпроводников, работающих без экстремального охлаждения. Исследование опубликовано в журнале Physical Review B.

Сверхпроводимость — это состояние, при котором электрический ток течет через материал без потерь энергии. В обычных проводниках часть энергии уходит в тепло, а в сверхпроводниках этого не происходит: ток движется свободно и не ослабевает. Их уже применяют, например, в аппаратах МРТ, где сверхпроводящие катушки используют для создания магнитных полей. В будущем их также могут внедрять в системы, где важна передача энергии без потерь и быстрая обработка сигналов. Сложность в том, что почти все сверхпроводники работают только при температурах ниже −140 °C, что ограничивает их применение на практике. И чтобы сделать сверхпроводники стабильнее, физики ищут способы повысить их рабочую температуру. 

Исследователи из Центра квантовых метаматериалов МИЭМ ВШЭ совместно с коллегами из МИФИ, МФТИ и Федерального университета штата Пернамбуку (Бразилия) показали, что сверхпроводимость можно сделать устойчивее, если управлять расположением дефектов. Дефекты — это отклонения от идеальной кристаллической решетки материала: лишние или пропущенные атомы, примеси, искажения. Обычно они мешают движению электронов и ослабляют сверхпроводимость, но избавиться от них полностью невозможно, особенно в многокомпонентных материалах. Ученые предложили не устранять их, а выстраивать по закономерности. Такое распределение дефектов называется коррелированным беспорядком.

Алексей Вагов

«Представьте толпу людей, хаотично движущихся в разные стороны, — это классический беспорядок. А теперь вообразите, что те же люди двигаются по сложной, но скоординированной схеме, как в массовом танце, — так выглядит коррелированный хаос, — рассказывает профессор Московского института электроники и математики им. А.Н. Тихонова Алексей Вагов. — Оказалось, что в сверхпроводниках такой беспорядок приводит к тому, что дефекты начинают способствовать сверхпроводимости».

Сравнение беспорядка и коррелированного беспорядка.
© Алексей Вагов

Обычно в материалах с дефектами сверхпроводимость возникает в два этапа. Сначала появляются локальные участки, где сверхпроводимость только зарождается, а затем, при понижении температуры, эти участки соединяются, и ток может течь через весь образец. Ученые смоделировали двумерный сверхпроводник с разным распределением дефектов — от случайного до коррелированного, где примеси связаны друг с другом. Результаты показали, что, если беспорядок в материале не хаотичный, а упорядоченный, переход происходит сразу: сверхпроводимость возникает по всей системе одновременно.

Ученые считают, что данные будут полезны при разработке тонких сверхпроводящих пленок, структура которых во многом похожа на ту, что использовалась в модели. При синтезе таких пленок можно заранее задать, где именно будут находиться дефекты, — это удобно и для проверки теории, и для того, чтобы создавать материалы с заданными свойствами. 

«Управление расположением дефектов на микроскопическом уровне может помочь создавать сверхпроводники, работающие при гораздо более высоких температурах — возможно, даже при комнатной. Тогда сверхпроводимость перестанет быть редкостью из лабораторий и сможет применяться в обычных устройствах», — комментирует Алексей Вагов.

Работа выполнена при поддержке гранта Минобрнауки 075-15-2025-010 и Программы фундаментальных исследований НИУ ВШЭ в рамках проекта «Центры превосходства».

Вам также может быть интересно:

«Биотех бурлит во всем мире, его кривая роста опережает развитие компьютерных технологий»

Более пяти лет в НИУ ВШЭ действует Международная лаборатория биоинформатики. За это время ее ученые добились значительных научных результатов. Здесь разработан уникальный в мировой практике тест «Кардиожизнь», позволяющий прогнозировать вероятность проявления сердечно-сосудистых заболеваний. С привлечением студентов и аспирантов Вышки ведутся исследования для создания лекарств нового поколения. Заведующая лабораторией Мария Попцова рассказала о ее работе в интервью новостной службе «Вышка.Главное».

Аспирантку НИУ ВШЭ наградили за лучший доклад на 58-й конференции Societas Linguistica Europaea

С 26 по 29 августа в Бордо (Франция) состоялась крупнейшая ежегодная конференция по лингвистике Societas Linguistica Europaea, в которой приняли участие аспиранты и исследователи из НИУ ВШЭ. Работа Елены Шведовой “Lability drift in Modern Aramaic languages” была высоко оценена членами экспертного сообщества и заняла первое место среди докладов аспирантов. О своем исследовании и самой конференции Елена рассказала в интервью новостной службе «Вышка.Главное».

Географы НИУ ВШЭ рассчитали климатический риск-профиль Красноярского края

Команда Центра геоданных факультета географии и геоинформационных технологий НИУ ВШЭ детально оценила природные риски, которым подвергается Красноярский край из-за изменения климата. Обсуждение риск-профиля состоялось на прошедшем в Новосибирске XII Международном форуме технологического развития «Технопром-2025».

НИУ ВШЭ и Правительство Якутии подписали соглашение о сотрудничестве в области климатической адаптации

Соглашение о стратегическом сотрудничестве в научно-технологической и образовательной сферах подписали декан факультета географии и геоинформационных технологий НИУ ВШЭ Николай Куричев и Председатель Правительства Республики Саха (Якутия) Кирилл Бычков.

Эпоха ИИ: университеты и бигтехи обсудили трансформацию системы образования

В рамках круглого стола, организованного «Яндекс Образованием», эксперты из ведущих университетов и технологических компаний обсудили будущее системы образования и подготовки IT-специалистов в условиях развития технологий искусственного интеллекта. Высшую школу экономики представляла проректор университета Елена Одоевская.

Ученый в цифровую эпоху: как определить свой профессиональный путь в новом мире

Центр научной интеграции НИУ ВШЭ запускает программу «Современный ученый: инструменты развития научной карьеры», ориентированную на развитие профессиональных компетенций молодых исследователей. В течение 6 недель слушатели в синхронном онлайн-формате изучат 5 тематических блоков. Обучение начнется 22 сентября. На программу могут поступить все желающие, имеющие или получающие высшее или среднее специальное образование.

НИУ ВШЭ и Центр им. Дмитрия Рогачева подписали соглашение о научно-практическом сотрудничестве

Высшая школа экономики и Национальный медицинский исследовательский центр детской гематологии, онкологии и иммунологии имени Дмитрия Рогачева подписали соглашение о научно-практическом сотрудничестве. Подписи под документом поставили ректор НИУ ВШЭ Никита Анисимов и генеральный директор центра Николай Грачев.

Вышка доверит ИИ рутинную работу по созданию программ ДПО

НИУ ВШЭ совместно с EdTech-компанией CDO Global запускает AI-конструкторы для оптимизации разработки курсов дополнительного профессионального образования (ДПО). Новый сервис позволит автоматизировать подготовку учебных материалов и оценочных средств, значительно сократив время и ресурсы, затрачиваемые преподавателями и методистами.

На портале Вышки доступны обновленные «Цифры и факты» и дашборды

Дирекция по аналитике и управлению данными совместно с отделом визуальных коммуникаций разработали новую страницу «Цифры и факты о НИУ ВШЭ» на портале Вышки. Также всем сотрудникам университета доступен дашборд с показателями обновленной программы «Приоритет-2030».

ВШЭ и Московский аналитический центр объединят усилия в сфере ИИ

НИУ ВШЭ подписал соглашение о сотрудничестве с ГБУ «Московский аналитический центр». Документ закрепил намерение сторон развивать совместные исследования и внедрять технологии искусственного интеллекта в управление городским хозяйством.