В рубрике «Поговорим о науке» предлагается обсудить тему развития отечественной науки в такой области как физика сверхпроводимости.
Изделия из сверхпроводящего материала на основе иттрия
Для справки: сверхпроводимостью называют свойство отдельных материалов снижать собственное электрическое сопротивление до нулевых значений при достижении критической температуры. Для каждого из материалов такая температура – своя. На заре изучения сверхпроводимости такого рода свойство определялось как способность материалов снижать сопротивление до минимальных параметров при достижении сверхнизких температур – до границ, близких к абсолютному нулю.
Сегодняшние исследования часто касаются получения сверхпроводящих качеств того или иного материала при более высоких значениях температур. Речь о так называемых высокотемпературных сверхпроводниках. Это материалы, способные к переходу в сверхпроводящее состояние при параметрических температурах порядка 30 К. Сверхпроводящими материалами второго рода называют такие, которые переходят на сверхпроводимость при температуре выше той, которая соответствует кипению азота (77 К, или около -196 по Цельсию). В обычном понимании такие температуры высокими называть крайне сложно, но для физиков это прорыв в изучении сверхпроводников, так как речь о вполне достижимых температурных показателях.
Перспективы использования высокотемпературных сверхпроводников огромны. Считается, что первая коммерческая (по-настоящему работоспособная) линия электропередач (ЛЭП) на сверхпроводниках была запущена в эксплуатацию в 2008 году в США. Работают над созданием многокилометровых систем электропередачи на сверхпроводниках в Южной Корее, Японии и других странах. Потери в таких ЛЭП сведены к нулю, что приводит к более чем существенной экономии при передаче электроэнергии на большие расстояния. Но главная проблема – та самая температура. Чтобы охлаждать материал до упомянутой температуры кипения азота, нужно затратить куда больше энергии, чем для компенсации потерь при электропередаче в традиционном понимании.
Но работы ведутся.
В нашей стране изучению сверхпроводимости уделяется существенное внимание. На 13 ноября в НИЦ «Курчатовский институт» намечен научный семинар, который коснётся вопросов исследования сверхпроводимости. Научным руководителем семинара выступит В.С.Круглов.
Одно из направлений, которое планируется обсудить на семинаре в Курчатовской институте, связано с недавно сделанным важнейшим открытием железосодержащих сверхпроводников. Эти материалы существенно расширили возможности по прикладному исследованию явления сверхпроводимости. Одно из наиболее перспективных в этом плане соединений – FeSe (селенид железа (II)) или бета- FeSe. Из этого соединения создаются длинномерные провода по адаптированной технологии использования станнида триниобия (Nb3Sn).
В Курчатовском институте планируется обсудить и такое направление как исследование токонесущей способности и устойчивости материала к скачкам магнитного потока.
Перспективы использование высокотемпературных сверхпроводников связаны не только с ЛЭП. Речь идёт о развитии транспорта, турбоагрегатов, радиолокационных станций, систем связи, оптической электроники и многом другом.
Задача практически любой лаборатории, занимающейся сверхпроводниками, связана с поисками материалов и условий, которые обеспечивали бы сверхпроводимость при температурах, как можно более близких к «нормальным условиям».
Тот факт, что российские учёные уделяют вопросам изучения сверхпроводимости повышенное внимание, настраивает на оптимистичный лад в плане развития отечественных технологий в этой сфере.
М.В. Садовский. Высокотемпературная сверхпроводимость в монослое FeSe: почему Тс столь высока?