Обнаружен новый одноэлементный сверхпроводник

Источник: computerra.ru

Исследователи из Университета Вашингтона экспериментально доказали, что европий приобретает сверхпроводящие свойства при температуре 1,8 К и давлении 80 ГПа (около 790 тысяч атмосфер). Европий, таким образом, стал пятьдесят третьим одноэлементным сверхпроводником.

Изученный авторами элемент принадлежит к группе редкоземельных и обладает магнитными свойствами, не позволяющими ему (в нормальных условиях) переходить в сверхпроводящее состояние. «Сверхпроводимость и магнетизм несовместимы, — пытается дать максимально простое объяснение один из авторов работы Джеймс Шиллинг (James S. Schilling). — Для того чтобы достичь сверхпроводимости, вам придется избавиться от магнетизма». Из всех редкоземельных элементов именно европий обнаруживает наиболее интересную с этой точки зрения электронную структуру; заметим, что в чистом виде подавляющее большинство таких элементов находится в трехвалентном состоянии. «А вот для металлического европия характерно двухвалентное состояние, — продолжает г-н Шиллинг. — Под давлением происходит изменение валентности; трехвалентный европий теряет магнитные свойства, а это открывает возможности для перехода к сверхпроводимости».

В проведенных учеными экспериментах для создания давления использовалась так называемая алмазная наковальня. В конструкцию этого компактного устройства входят два алмаза массой 0,17 карата с рабочей поверхностью (калеттой) диаметром 0,18 мм. Рабочие поверхности разделяются металлической прокладкой, в центре которой проделано микроскопическое отверстие; туда помещается образец, и с обеих сторон его зажимают алмазами. Для передачи давления образцу рабочая полость заполняется гелием.

В процессе измерений выяснилось, что критическая температура перехода в сверхпроводящее состояние для европия линейно возрастает с повышением давления (от 1,8 К при 80 ГПа до 2,75 К при 142 ГПа). По мнению ученых, полученные результаты помогут уточнить существующие теории сверхпроводимости и, возможно, увеличить значение критической температуры для наиболее перспективных высокотемпературных сверхпроводящих соединений. «Чистые металлы хорошо поддаются теоретическому описанию, однако под давлением они приобретают новые свойства, объяснить появление которых теоретики затрудняются, — говорит Джеймс Шиллинг. — Необходимо понять природу этих свойств, и тогда мы, вероятно, сможем «транслировать» их на сложные соединения».