Обнаружен сверхпроводник, который встречается в природе в минеральной форме

Ученые из Национальной лаборатории Эймса выявили первый сверхпроводник, химический состав которого встречается в природе. Миассит – один из четырех минералов, которые при выращивании в лабораторных условиях работают как сверхпроводники. Исследование миассита показало, что он является нетрадиционным сверхпроводником со свойствами, схожими с высокотемпературными сверхпроводниками. Полученные результаты, опубликованные в журнале Communications Materials, углубляют понимание учеными этого типа сверхпроводимости, что может привести к созданию более устойчивых и экономичных технологий на основе сверхпроводников в будущем.

Сверхпроводимость – это свойство материала проводить электричество без потери энергии. Сверхпроводники находят применение в медицинских аппаратах МРТ, силовых кабелях и квантовых компьютерах. Обычные сверхпроводники хорошо изучены, но имеют низкую критическую температуру. Критическая температура – самая высокая температура, при которой материал работает как сверхпроводник.

В 1980-х годах ученые открыли нетрадиционные сверхпроводники, многие из которых имеют гораздо более высокую критическую температуру. По словам Руслана Прозорова, ученого из лаборатории Эймса, все эти материалы выращиваются в лаборатории. Этот факт привел к общему мнению, что нетрадиционная сверхпроводимость не является естественным явлением.

Найти сверхпроводники в природе сложно, потому что большинство сверхпроводящих элементов и соединений являются металлами и склонны реагировать с другими элементами, например, с кислородом. Миассит (Rh17S15) – интересный минерал по нескольким причинам, одна из которых – его сложная химическая формула.

«Интуитивно кажется, что это нечто, полученное в ходе целенаправленного поиска, и оно не может существовать в природе. Но оказалось, что это так», – сказал Прозоров.

Пол Кэнфилд, заслуженный профессор физики и астрономии Университета штата Айова, специализируется на разработке, открытии, выращивании и определении характеристик новых кристаллических материалов. Для этого проекта он синтезировал высококачественные кристаллы миассита. Хотя миассит – это минерал, который был обнаружен вблизи реки Миасс в Челябинской области, это редкий минерал, который обычно не бывает в виде хорошо сформированных кристаллов.

Выращивание кристаллов миассита было частью более масштабной работы по обнаружению соединений, сочетающих в себе высокоплавкие (например, Rh) и летучие элементы (например, S).

«Вопреки природе чистых элементов, мы осваиваем использование их смесей, которые позволяют выращивать кристаллы при низкой температуре и минимальном давлении пара», – говорит Кэнфилд.

Группа Прозорова специализируется на передовых методах изучения сверхпроводников при низких температурах. По словам ученых, материал должен был быть холодным: до 50 милликельвинов, что составляет около -273 градусов по Цельсию.

Команда Прозорова использовала 3 различных теста, чтобы определить природу сверхпроводимости миассита. Основной из них называется «глубина проникновения Лондона». Он определяет, насколько далеко слабое магнитное поле может проникнуть в объем сверхпроводника от поверхности. В обычном сверхпроводнике эта длина практически постоянна при низкой температуре. Однако в нетрадиционных сверхпроводниках она изменяется линейно с температурой. Этот тест показал, что миассит ведет себя как нетрадиционный сверхпроводник.

Еще один тест заключался во введении дефектов в материал. Он заключается в бомбардировке материала высокоэнергетическими электронами. Этот процесс сбивает ионы с их позиций, создавая тем самым дефекты в кристаллической структуре. Такой беспорядок может привести к изменению критической температуры материала. В миассите команда обнаружила, что и критическая температура, и магнитное поле ведут себя так, как и предсказывалось в нетрадиционных сверхпроводниках.

Исследование нетрадиционных сверхпроводников улучшает понимание учеными того, как они работают. Прозоров объяснил, что это важно, потому что «раскрытие механизмов, лежащих в основе нетрадиционной сверхпроводимости, является ключом к экономически обоснованному их применению».

Анна Щербакова

Создана мембрана для быстрого извлечения лития из соленых озер
Химики из Китая разработали мембрану на базе нитрида углерода, которая активно пропускает через себя ионы лития и препятствует движению других похожих на него атомов. Ее использование позволит извлекать литий из воды соленых озер, сообщила пресс-служба штаб-квартиры Китайской академии наук (КАН). "Совершенный нами прорыв при разработке этих мембран открывает новые перспективы для разрабо...
"Московская техническая школа" открыла три курса по направлению "Технологии связи"
«Московская техническая школа» («МТШ») совместно с Национальным исследовательским университетом «Московский энергетический институт» (НИУ «МЭИ») разработал три новые программы в рамках направления «Технологии связи». Об этом сообщил министр Правительства Москвы, руководитель городского Департамента инвестиционной и промышленной политики В...
Учёные СФУ рассказали о "ветряных" прогнозах в крае
В преддверии Всемирного дня ветра, который отмечают 15 июня, учёные СФУ рассказывают о «ветряных» прогнозах и возможностях ветрогенерации в крае. Согласно исследованиям, скорость ветра в Красноярском крае меняется, а Таймырский район наиболее подходит для строительства ветряков. Группа исследователей Политехнического института и Института экологии и географии СФУ изучила возможность...
В НИУ "МЭИ" разработали быстровозводимые электрические сети
 НИУ «МЭИ» совместно с ООО «Кабельный завод «ЭКСПЕРТ-К​АБЕЛЬ» и Военным учебно-научным центром Сухопутных войск «Общевойсковая академия Вооруженных сил Российской Федерации» разработали быстровозводимые электрические сети (БЭС). БЭС позволяют оперативно в сложных условиях развернуть электроснабжение потребителей небольшой мощности: вахтовые п...
Учёные СФУ предложили метод изготовления "металлического клея" для автомобилей, самолётов и ракет
Учёные Сибирского федерального университета разработали технологию изготовления сварочной проволоки для получения высокопрочного сварного соединения листов из сплава алюминия с магнием более экономичным и выгодным способом — при помощи установки совмещенного литья-прокатки-прессования. Разработанная технология производства проволоки позволит улучшить экономические показатели производства и с...
В МЭИ разработали перчатку для дистанционного сенсорного управления робототехнической системой различного назначения
 ​Ученые НИУ «МЭИ» создали программно-аппаратный комплекс (ПАК) для считывания и передачи сигналов о движении человеческой руки. ПАК предназначен для дистанционного управления движением робототехнической системой различного назначения. Технологии имитационного моделирования и функционирования ПАК реализованы в отечественной среде динамического моделирования SimInTech. Осо...
НИУ "МЭИ" — лучший вуз России в области Энергетики и Электротехники
 Национальный исследовательский университет «МЭИ» занял лидирующую позицию по предметам «Энергетика» и «Электротехника» рейтинга российских вузов «Национальное признание» компании «Univer.EXPERT Академический критик». «Сегодня НИУ «МЭИ» продолжает улучшать ключевые показатели своей деятельности, совершенствует...
Станкостроение: Пензенский кластер плюс Бауманка
Первый в стране станкостроительный кластер «ПензаСтанкоМаш», его ключевое предприятие ООО «СтанкоМашСтрой» и МГТУ им. Н.Э. Баумана объединили усилия в области разработки станков, технологического оборудования и подготовки кадров. Стороны намерены содействовать реализации федерального проекта «Развитие производства средств производства», что позволит увеличить вы...
"Глобальная энергия" представила на ПМЭФ-2024 новый доклад "10 прорывных идей в энергетике на следующие 10 лет"
Ассоциация «Глобальная энергия» представила пятый, юбилейный выпуск научно-делового доклада «10 прорывных идей в энергетике на следующие 10 лет». Презентация прошла 6 июня 2024 г. на сессии «Будущее рынка нефти и газа: перспективы глобального спроса и планы производителей» в рамках 27-го Петербургского международного экономического форума (ПМЭФ-2024). Текст д...
Ученые Пермского Политеха разрабатывают приложение для обнаружения дефектов промышленного оборудования
Промышленные предприятия сталкиваются с необходимостью быстрой и точной диагностики оборудования для предотвращения простоев, аварий и улучшения качества производимой продукции. Например, 70% промышленной электроэнергии приходится на электродвигатели, из них 20% в течение года подвергаются капитальному ремонту. Расходы на него могут составлять 80% от стоимости годового выпуска такого двигателя. По...
Презентация перспективных научно-технических разработок по электроэнергетике прошла в рамках консорциума "Энергетика будущего"
Перспективные отечественные научно-технические разработки для электросетевого комплекса страны были представлены в рамках деятельности научно-образовательного консорциума «Энергетика будущего», созданного по инициативе Российского энергетического агентства Минэнерго России. Доцент кафедры «Электроснабжение промышленных предприятий» Омского государственного технического у...
Разработан новый способ получения водорода из солнечной энергии и сельскохозяйственных отходов
Инженеры Чикагского университета Иллинойса смогли разработать новый метод получения газообразного водорода из воды с использованием только солнечной энергии и сельскохозяйственных отходов, таких как навоз или шелуха. Этот метод позволяет снизить затраты энергии на извлечение водорода из воды на 600%, создавая новые возможности для устойчивого, безвредного для климата химического производства. Т...
Ученые Росатома разработали технологию повторного использования ценных металлов в производстве литийионных аккумуляторов
Решение позволит снизить затраты на промышленное производство электронной техники и повысить безопасность окружающей среды. В рамках выполнения Единого отраслевого тематического плана (ЕОТП) Госкорпорации «Росатом» ученые химико-технологического кластера научного дивизиона (в него входят АО «Гиредмет имени Н. П. Сажина» и АО «ВНИИХТ имени Б. Н. Ласкорина&...
​МЭИ представил автоматическую электролабораторию с дистанционным управлением на Международном салоне "КОМПЛЕКСНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ"
Специалисты НИУ «МЭИ» разработали автоматическую электролабораторию с дистанционным управлением на базе малогабаритного автомобиля. Основным​ назначением лабораторий такого типа является автоматизация поиска мест повреждений высоковольтных кабельных линий. Данная разработка была представлена учеными университета в рамках Международного салона «КОМЛЕКСНАЯ БЕЗОПАСНО...
Электротранспорт и накопление энергии становятся драйверами спроса на цветные металлы
Электромобили и низкоуглеродная энергетика – включая ВИЭ, хранение энергии, производство водорода и строительство линий электропередач – становятся всё более значимыми сегментами рынка цветных металлов. По данным Международного энергетического агентства (МЭА), доля этих отраслей в глобальной структуре спроса на литий выросла с 39% в 2021 г. до 56% в 2023 г., на никель – 9% до 15%...
Ученые Академгородка сконструировали и протестировали первые узлы отечественного низковольтного универсального ускорительного масс-спектрометра
Ученые Новосибирского государственного университета, Института ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН, Института катализа им. Г.К. Борескова и Института археологии и этнографии СО РАН в составе научной группы Центра коллективного пользования «Ускорительная масс-спектрометрия НГУ-ННЦ» продолжают работу над созданием отечественного низковольтного универсального ускорительного масс-спектр...
Ученые предложили превращать природный газ в водород непосредственно в газовых месторождениях
Ученые разработали подход, позволяющий с эффективностью до 45% получать водород из природного газа прямо в газовых месторождениях. Для этого в скважину нужно подать водяной пар, катализатор и кислород, который воспламенит природный газ. Благодаря катализатору в процессе горения образуется смесь угарного газа и водорода, из которой последний можно легко извлечь. Такая технология поможет ускорить пе...
Ученые Пермского Политеха разработали устройство для эффективной борьбы со льдом на дорогах
Содержанию автомобильных дорог в зимний период уделяется особое внимание, так как высокая скользкость часто приводит к серьезным авариям. Для борьбы с этим явлением перспективно применение тепловыделяющих материалов, которые встраиваются в покрытие. Например, сейчас в качестве нагревательных элементов активно изучаются нанокомпозиты. Но пока нет оптимального способа обустройства такой технологии н...
"Лисий хвост" улучшил свойства нанотрубок для электродов солнечных батарей и сенсорных экранов
Учёные из Сколтеха предложили быстрый и безотходный метод химической обработки плёнок из углеродных нанотрубок, который легко интегрируется в технологию их изготовления и улучшает их свойства, актуальные для производства сенсорных экранов, солнечных батарей и других устройств. Описанные в журнале Carbon эксперименты научной группы показывают, что воздействие газа диоксида азота — &...
НИУ "МЭИ" и Китайская Академия наук подписали Меморандум о взаимопонимании
Национальный исследовательский университет «МЭИ» посетила делегация Института физики плазмы Китайской Академии наук. В рамках визита были обсуждены вопросы о сотрудничестве и подписан Меморандум о взаимопонимании с Институтом физики плазмы Китайской Академии наук. Документ предусматривает взаимную поддержку обмена в сфере высшего образования и научных исследований на взаимовыгодной...