Получены рекордные сверхпроводники на основе железа

Сейчас, если сверхпроводники имеют относительно высокую критическую температуру — хотя бы выше точки кипения жидкого гелия, — они, как правило, изготавливаются из экзотических (и дорогих) компонентов. Да ещё и теряют сверхпроводимость даже в не слишком сильном магнитном или электрическом поле. Иными словами, ЛЭП с ними не построить, а передавать с их помощью удаётся только сравнительно малые потоки энергии.

Технология, изобретенная Вэй Дун Сы (Weidong Si) и Цян Ли (Qiang Li), которые работают в энергоподразделении Брукхейвенской лаборатории (США), сулит выход из этого порочного круга.

Вэй Дун Сы (слева) и Цян Ли у экспериментальной установки (фото BNL).

Учёные использовали в экспериментах получаемые с помощью прокатывания текстурированные по двум осям субстраты (rolling-assisted biaxially textured substrate, RABiTS) из никель-вольфрамового сплава с гетероэпитаксиальными буферными слоями Y₂O₃, YsZ, CeO₂. Поверх них эпитаксиально наращивался слой высокотемпературного сверхпроводника на основе железа, селена и теллура (FeSe_0,5Te_0,5).

В итоге новый многокомпонентный сверхпроводник показал экстраординарные критические плотности тока, что приписывается цериевому покрытию в подстилающем железосодержащий материал слое.

Именно он обеспечил углы разориентации зёрен сверхпроводящего материала, равные 7–8˚. Как полагают исследователи, материалы такого рода могут быть значительно улучшены и переведены в простые и недорогие субстраты для изготовления сверхпроводников на основе железа, что они и намерены продемонстрировать в ближайшем будущем.

Отдельно отмечается, что уже сейчас удалось достичь критической плотности тока более 10⁶ A/см², а в условиях магнитного поля в 30 Тл — в 2·10⁵ A/см². Рабочая температура нового сверхпроводника равна –253 ˚С, что, возможно, позволит использовать для его охлаждения жидкий водород. Отметим, что такие плотности тока — более миллиона ампер на квадратный сантиметр — в несколько сот раз выше достижений обычных медных проводников и тем более нехарактерны для обычных сверхпроводников.

Отчёт об исследовании опубликован в журнале Nature Communications.

Подготовлено по материалам Брукхейвенской лаборатории.