Многие материалы при крайне низких температурах становятся сверхпроводниками, то есть, проводят электричество без сопротивления. Первым из них, который открыли ученые, была ртуть, которая перешла в сверхпроводящее состояние, когда ее заморозили почти до абсолютного нуля. Вскоре были открыты еще несколько материалов с аналогичными свойствами, рассказывает Physics World.
В конце 50-х теорема БШК (Бардина — Купера — Шриффера) объяснила этот переход, при котором электроны преодолевают взаимное отторжение и образуют «куперовские пары», которые затем беспрепятственно движутся сквозь материал. Но с конца 80-х появился новый класс сверхпроводников, которые теорема БШК объяснить не могла. У них критическая температура была выше точки кипения жидкого азота (77 К), и они не были металлами. Это были диэлектрики с оксидами меди. Они заронили надежду на достижение сверхпроводимости при еще более высоких температурах.
В поисках такого сверхпроводника особую роль играют элементарные материалы, облегчающие изучение сверхпроводимости. На сегодня известно около 20 элементов, достигающих сверхпроводящего состояния при давлении окружающей среды. У ниобия наивысшая температура перехода — около 9,2 К. Еще 30 элементов становятся сверхпроводниками при высоком давлении. Здесь рекорд принадлежит титану — 26 К. Вернее, принадлежал.
Ранее ученые уже экспериментировали со скандием и зафиксировала фазовые переходы под давлением 23, 104, 140 и 240 ГПа, получив Sc II, Sc III, Sc IV и Sc V, соответственно. Однако прежде он никогда не приближался к границе между фазами Sc II и Sc III. В этот раз, однако, исследователи увеличили давление до 238 ГПа и обнаружили критическую температуру выше 30 К в фазе V этого элемента.
Результат означает, что скандий — единственный известный ученым элементарный сверхпроводник с критической температурой в диапазоне 30 К. По мнению исследователей, температуру можно поднять еще выше, если увеличить давление.
Заменив традиционный материал на другой, обладающий уникальными квантовыми свойствами, ученые из Германии, Нидерландов и США создали сверхпроводящую схему, обладающую характеристиками, считавшимися невозможными. Вычислительные машины, построенные на основе сверхпроводимости, способны работать в сотни раз быстрее, расходуя при этом меньше энергии.
