Уявіть потяг, який летить над рейками без тертя, або заряджання смартфона, де жоден ват не втрачається марно. Саме такі перспективи відкриває надпровідність — явище, за якого електричний струм тече без опору. Однак десятиліттями воно залишалося доступним лише за екстремально низьких температур, що потребують дорогого охолодження рідким гелієм.
Нове дослідження вчених з Утрехтського, Лейденського університетів і Мюнхена наближає заповітну мету. Опублікована сьогодні в журналі Science робота показує: одну з двох головних умов надпровідності вже, можливо, вдається виконувати за кімнатної температури. Це важливий крок уперед, хоча повна картина поки не ясна.
Надпровідність потребує двох речей. По-перше, електрони мають об'єднуватися в пари Купера. По-друге, ці пари мають рухатися синхронно — так звана фазова когерентність. У звичайних надпровідниках обидва процеси відбуваються одночасно за дуже низьких температур. У високотемпературних матеріалах, відкритих у 1980-х, ситуація інша.
Вчені з'ясували, що пари Купера в таких матеріалах утворюються вже за температур значно вищих за точку переходу в надпровідний стан. «Клей», що утримує пари, достатньо міцний, щоб зберігати їх навіть за кімнатної температури, — зазначає один із керівників дослідження Інгмар Сварт. Отже, вузьким місцем залишається саме синхронний рух пар.
Для вимірювань команда створила власне обладнання, здатне розрізняти струм, який переносять окремі електрони, і струм, який переносять пари. Це дало змогу безпосередньо спостерігати, коли і як відбувається спарювання. Результати підтверджують: перша ключова стадія досяжна за звичайних умов.
Якщо вдасться розібратися з фазовою когерентністю, шлях до кімнатно-температурної надпровідності стане реальним. Тоді з'являться надноефективні лінії електропередач, потужні квантові комп'ютери та магнітні левітуючі потяги без величезних витрат на охолодження. Дослідники вже планують зосередитися на цьому другому завданні.
Відкриття не обіцяє миттєвого прориву, але чітко вказує, у якому напрямку рухатися далі. Тепер ясно, що одну з головних перепон можна подолати — і це вселяє обґрунтовану надію.
