Новости химической науки > Новые сверхпроводники – обычные и необычные

Две исследовательские группы независимо друг от друга сообщают о создании двух новых сверхпроводящих материалов – один из них необычен, а другой практически обычен лишь за тем исключением, что в его составе не содержатся переходные металлы.

В то время как характеристики и способы получения обоих материалов различны, оба они отличаются слоистой структурой, что, в перспективе может стать новым магистральным направлением для изучения явления сверхпроводимости и сверхпроводимых материалов.

Исследователи из группы Арнольда Гулоя (Arnold Guloy), работающего в Университете Хьюстона, создали новый образец так называемых «необычных» сверхпроводников, используя титан. Необычные сверхпроводники, также известные как высокотемпературные сверхпроводники, первоначально были получены за счет создания слоистых структур пниктидов меди. Затем были разработаны высокотемпературные сверхпроводники на основе арсенидов железа, и, наконец, результаты новой работы показывают, что пниктиды слоистого строения также демонстрируют необычную сверхпроводимость [1].

Кристаллическая структура необычного сверхпроводника Гулоя. (Рисунок из J. Am. Chem. Soc., 2012, DOI: 10.1021/ja3078889)

Свое название необычные сверхпроводники получили из-за того, что материалы, составляющие их основу, проявляют свойства изоляторов, а сверхпроводимость начинает наблюдаться только после их легирования. По словам Гулоя, такие материалы отличаются очень сложными фазовыми диаграммами, ключевой особенностью которых является конкуренция между упорядоченными состояниями. Для поиска других материалов с подобными свойствами исследователи из группы Гулоя продолжил поиск структурных аналогов существующих сверхпроводников на основе пниктидов со слоистой структурой, легированных атомами металла, выполняющих функци резервуаров заряда, расположенных между слоями.

Новый материал, Ba_1–xNa_xTi₂Sb₂O, представляет собой сверхпроводящий материал, сверхпроводимость которого начинает наблюдаться при температуре, гораздо более низкой (5,5 К), чем температура перехода в сверхпроводимое состояние для большинства купратов. Однако Гулой отмечает, что температуру перехода в сверхпроводимое состояние купратов в свое время тоже приходилось поднимать с помощью многочисленных экспериментов, и в связи с этим, планирует всесторонне изучить новый материал и улучшить его свойства.

Сверхпроводник, полученный в группе Аваны, также отличается слоистой структурой. (Рисунок из J. Am. Chem. Soc., 2012, DOI: 10.1021/ja307245a)

Гулой также уверен, что новый материал может помочь в дальнейших исследованиях, посвященных пока еще не изученным особенностям необычных сверхпроводников. Тем временем, исследователи из Индии получили слоистую структуру другого типа, напоминающую по строению купратные сверхпроводники, но при этом не содержащую переходный металл [2].

Вир Авана (Veer Awana) продемонстрировал, что Bi₄O₄S₃ проявляет сверхпроводимость, причем причиной сверхпроводимости являются слои BiS₂. Как отмечает Авана, наблюдается сильное корреляционное взаимодействие между атомами висмута и sp-орбиталями серы.

Оба исследователя утверждают, что возможности, предоставляемыми этими новыми материалами, могут стать стартовыми точками для новых направлений в исследовании сверхпроводимых материалов. Гулой отмечает, что особо интересной и перспективной была бы комбинация двух работ – его и Аваны.

Источники: [1] J. Am. Chem. Soc., 2012, DOI: 10.1021/ja3078889; [2] J. Am. Chem. Soc., 2012, DOI: 10.1021/ja307245a

метки статьи: #неорганическая химия, #новые материалы, #физическая химия, #химия твердого тела