- Автор темы
- #1
Исследователи из Массачусетского технологического института (MIT) в США обнаружили в обычном графите уникальный сверхпроводник, который одновременно действует как магнит.
Традиционно считалось, что сверхпроводники и магниты несовместимы, поскольку сверхпроводники вытесняют магнитные поля. Однако открытие физиков MIT опровергает это утверждение. Обнаруженный в слоях графита хиральный сверхпроводник проводит электрический ток с нулевым сопротивлением и обладает магнитными свойствами.
Сверхпроводник обнаружили в ромбоэдрическом графене — особой форме графита с укладкой 4-5 слоев графена в виде «лестницы». Ученые изолировали микроскопические частицы ромбоэдрического графена от графита и подвергли ряду электрических испытаний.
Оказалось, что при охлаждении этих частиц до около -273 °C материал становится сверхпроводящим. Также исследователи выяснили, что при изменении внешнего магнитного поля эти частицы могли осуществлять переход между двумя сверхпроводящими состояниями, как магнит, меняющий полярность.
Это означает, что сверхпроводник имеет собственный внутренний магнетизм. Такое поведение исследователи MIT наблюдали в 6 образцах. Оно не наблюдалось ни в одном другом сверхпроводящем материале. Критическое магнитное поле достигало 1,4 тесла — выше, чем у других графеновых сверхпроводников.
«Общее мнение таково, что сверхпроводники не любят магнитные поля. Но мы считаем, что это первое наблюдение сверхпроводника, который ведет себя как магнит, с такими прямыми и простыми доказательствами. И это довольно странно, потому что это противоречит общему представлению людей о сверхпроводимости и магнетизме», — отмечает старший автор исследования, профессор с кафедры физики MIT Лонг Джу.
В традиционных проводящих материалах электроны совершают хаотичное движение, пролетая друг мимо друга, отскакивая от атомной решетки материала. Каждый раз, когда электрон рассеивается на атоме, он встречает определенное сопротивление и вследствие этого теряет часть энергии, преимущественно в виде тепла. Однако охлаждение некоторых материалов до сверхнизких температур делает их сверхпроводящими. В таких условиях электроны получают возможность объединяться в пары. Вместо того, чтобы рассеиваться, эти электронные пары скользят по материалу без сопротивления. Таким образом, в сверхпроводнике энергия не теряется во время перемещения.