Сверхпроводимость празднует свой вековой юбилей. В 2011 году исполняется 100 лет со дня открытия этого явления

А история его открытия такова. В начале 20-го века физика низких температур была еще очень молодой наукой. Вплотную ей начали заниматься лишь в конце 19 века. В то время ученых интересовали свойства материалов при низких температурах.

В частности считалось, что сопротивление материала пропорционально корню квадратному из температуры, а вот при низких температурах зависимость нарушалась, поэтому представлялось интересным исследовать эту зависимость. Одним из таких ученых был голландский химик и физик Камерлинг Оннес. К.Оннеса интересовала зависимостьудельного сопротивления материала от числа дефектов или примесей в нем, при условии, что сам материал находится при низких температурах, то есть избавлен от тепловых шумов. Основываясь на экспериментальных данных для более высоких температур, К.Оннес предполагает, что со снижением температуры и ее приближением к абсолютному нулю сопротивление чистых металлов также должно плавно стремиться к нулю. Для экспериментального подтверждения гипотезы были нужны низкие температуры. В 1908 К.Оннес переводит в жидкое состояний изотоп гелия-4, таким образом, достигая температуры 4.2 К. Вскоре он начинает эксперименты с металлами при низких температурах. Проведя опыты с золотом и платиной, К.Оннес решает, что для большей точности эксперимента нужно использовать максимально чистый металл. К 1911 году К.Оннес уже имеет более совершенный криостат на жидком гелии, а в качестве металла берет ртуть, которая лучше всего поддается очистке. Проведя эксперимент с ртутью, К.Оннес обнаружил, что ртуть переходит в сверхпроводящее состояние при температуре чуть менее 4,2 К. Так и была открыта сверхпроводимость.

Сегодня применения сверхпроводимости различны. Не будь открыта сверхпроводимость, даже работа адронного коллайдера была бы сегодня под вопросом - для его работы просто необходимы сверхпроводники. Фокусируют движущиеся в коллайдере пучки частиц с помощью магнитного поля. Оно настолько велико, что электромагниты должны выдерживать ток в 12кА, а это возможно только при переходе материала в сверхпроводящее состояние. Другие применения сверхпроводимости - уже в быту - поезда на магнитной подушке (довольно экзотичное явление, сегодня полноценно функционирует в Китае между Шанхаем и аэропотром Пудун, в Корее - между Центральным научным музеем и ЭКСПО-Парком). Поезд разгоняется до скорости 431 км/ч. Поезда на магнитной подушке часто называют маглевами (от англ.magnetic levitation - магнитная левитация). Еще одно применение - СКВИДы - сверхпроводящие квантовые интерферометры - сверхчувствительные магнетометры для измерения очень слабых магнитных полей. В них используется кольцо из сверхпроводящего материала.

Среди всех известных материалов самой высокой температурой перехода в сверхпроводящее состояние обладают купраты (соединения меди с кислородом) - 164 К. Многообещающе выглядят исследования пниктидов - сверхпроводящих соединений на основе железа (железо, фосфор или мышьяк и кислород).

В свежем выпуске журнала Nature Materials по случаю празднования 100-летия со дня открытия сверхпроводимости читателям предлагаетсяцелый ряд публикаций, посвященных теме сверхпроводимости.Для заинтересовавшихся высокотемпературной сверхпроводимостью и пниктидами будут интересны статьи в Nature Physics, в частности в свежем выпуске можно почитать о применениях сканирующей туннельной микроскопии для исследования электронной структуры пниктида Ba_0.6K_0.4Fe₂As₂.Интересный материало сверхпроводимости представлен на сайте Химического факультета МГУ. К столетию открытия явления сверхпроводимости заведующий отделением сверхпроводящих проводов и кабелей Всероссийского научно-исследовательского проектно-конструкторского и технологического института кабельной промышленности (ОАО"ВНИИКП"),доктор технических наук В.Высоцкий дал интервью, которое можнопочитать на страницах федерального портала Нанотехнологии и наноматериалы.

Источник