Скандій досяг надпровідності за рекордно високої температури
Скандій перший і єдиний відомий науці елемент, який залишається надпровідним при температурі вище 30 К. Це відкриття зробили дослідники з Китаю, Японії та Канади, які зазнали скандій тиску 283 ГПа — приблизно в 2,3 млн разів більше, ніж атмосферний тиск на рівні моря.
Багато матеріалів за вкрай низьких температур стають надпровідниками, тобто проводять електрику без опору. Першою з них, яку відкрили вчені, була ртуть, яка перейшла у надпровідний стан, коли її заморозили майже до абсолютного нуля. Незабаром було відкрито ще кілька матеріалів з аналогічними властивостями, розповідає Physics World.
Наприкінці 50-х теорема БШК (Бардіна-Купера-Шриффера) пояснила цей перехід, при якому електрони долають взаємне відторгнення і утворюють «куперовські пари», які потім безперешкодно рухаються крізь матеріал. Але з кінця 80-х з'явився новий клас надпровідників, які теорема БШК не могла пояснити. У них критична температура була вищою точки кипіння рідкого азоту (77 К), і вони не були металами. Це були діелектрики з оксидами міді. Вони закинули надію на досягнення надпровідності за ще більш високих температур.
У пошуках такого надпровідника особливу роль грають елементарні матеріали, що полегшують вивчення надпровідності. На сьогодні відомо близько 20 елементів, що досягають надпровідного стану при тиску навколишнього середовища. У ніобію найвища температура переходу — близько 9,2 К. Ще 30 елементів стають надпровідниками за високого тиску. Тут рекорд належить титану - 26 К. Вірніше, належав.
Раніше вчені вже експериментували зі скандією та зафіксувала фазові переходи під тиском 23, 104, 140 та 240 ГПа, отримавши Sc II, Sc III, Sc IV та Sc V, відповідно. Однак раніше він ніколи не наближався до кордону між фазами Sc II та Sc III. Цього разу, однак, дослідники збільшили тиск до 238 ГПа та виявили критичну температуру вище 30 К у фазі V цього елемента.
Результат означає, що скандій — єдиний відомий вченим елементарний надпровідник із критичною температурою в діапазоні 30 К. На думку дослідників, температуру можна підняти ще вище, якщо збільшити тиск.
Замінивши традиційний матеріал на інший, що володіє унікальними квантовими властивостями, вчені з Німеччини, Нідерландів та США створили надпровідну схему, що має характеристики, які вважалися неможливими. Обчислювальні машини, побудовані на основі надпровідності, здатні працювати в сотні разів швидше, витрачаючи при цьому менше енергії.