Группа специалистов из Вашингтонского института Карнеги (США) и Института физики твёрдого тела им. Макса Планка (Германия) зарегистрировала необычное, двухэтапное повышение критической температуры у купратного сверхпроводника.

Структура Bi2223 (иллюстрация из журнала Nature).

Купратными называют сверхпроводники, содержащие оксид меди. Это единственный класс соединений, температура перехода которых в сверхпроводящее состояние находится выше точки кипения жидкого азота (77 К).

Критическая температура выбранного авторами соединения Bi₂Sr₂Ca₂Cu₃O_10+δ (Bi2223 ) составляет 108 К. «Bi2223 напоминает слоёный торт, — рассказывает участник работ Сяо-Цзя Чэнь (Xiao-Jia Chen). — Сверху и снизу находятся изолирующие слои оксида висмута. Между ними располагаются слои оксида стронция, затем идут проводящий оксид меди и кальций, а в центре лежит ещё один слой оксида меди. При этом внутренний и внешние слои оксида меди имеют разную структуру, вследствие чего распределение электрического заряда становится неравномерным».

В эксперименте учёные попытались увеличить критическую температуру сверхпроводника, сжимая образцы с помощью алмазной наковальни. Как выяснилось, повышение давления до 10,2 ГПа (100 666 атм) приводит к росту температуры, которая преодолевает отметку в 120 К. «После этого рост сменился падением, — говорит г-н Чэнь. — К нашему огромному удивлению, около 24 ГПа (237 000 атм) падение остановилось, рост возобновился, и при 36,4 ГПа (359 000 атм) критическая температура составляла уже 136 К. Провести измерения при более высоких давлениях нам не позволила аппаратура».

«Эти результаты имеют большое практическое значение, — замечает другой участник исследования Виктор Стружкин. — Возможно, именно они помогут нам создать новые многослойные купратные сверхпроводники, которые будут иметь высокую критическую температуру при нормальном давлении».

Квадратами и кружками показаны данные двух опытов на образцах, взятых от одного кристалла. Треугольник отмечает критическую температуру при нормальном давлении. (Иллюстрация из журнала Nature.)

Отчёт опубликован в журнале Nature ; полный вариант статьи можно скачать отсюда.

Подготовлено по материалам Вашингтонского института Карнеги.

Текст: Дмитрий Сафин