Meissner-Effekt - einen Supraleiter aus einem Magnetfeld schieben
Mikhail Eremets, Alexander Drozdov und ihre Kollegen vom Max-Planck-Institut für Chemie (Mainz, Deutschland) haben eine Rekordhochtemperatur-Supraleitung in Schwefelwasserstoff entdeckt. Eine durch Hochdruck komprimierte Substanz geht bei einer Temperatur von –70 ° C (203 Kelvin) in einen supraleitenden Zustand über. Die Arbeit wurde in der Zeitschrift Nature veröffentlicht, eine kurze Geschichte der Studie findet sich in der Rezension der Arbeit.
Die Autoren der veröffentlichten Arbeit zeigten, dass bei einer Temperatur von 203 Kelvin und einem Druck von 1,5 Millionen Atmosphären der Übergang von Schwefelwasserstoff in einen supraleitenden Zustand stattfindet. Dies wurde durch zwei Hauptmerkmale bestätigt - einen starken Abfall des elektrischen Widerstands und das Auftreten des Meissner-Effekts. Letzteres besteht darin, Supraleiter aus einem Magnetfeld herauszudrücken (dies ist der Effekt, an dem das kürzlich von Lexus vorgestellte schwebende Hoverboard arbeitet).
Der Vorabdruck der Arbeit wurde im Dezember letzten Jahres veröffentlicht. Es weckte ein reges Interesse der wissenschaftlichen Gemeinschaft - Schwefelwasserstoff, der sich in seinen Eigenschaften von traditionellen Hochtemperatur-Supraleitern (Keramik auf Basis von Metalloxiden und Pniktiden) stark unterscheidet, erwies sich als Besitzer einer rekordverdächtigen Übergangstemperatur zum supraleitenden Zustand, wenn auch unter hohem Druck. Vor der Veröffentlichung des Artikels in Nature wurde das Ergebnis von vier unabhängigen Experimentatorengruppen überprüft – drei in China und eine in den USA.
Als äußerst interessant stellte sich heraus, dass der beobachtete Effekt im Rahmen der Bardeen-Cooper-Schriefer-Theorie für die Tieftemperatur-Supraleitung erklärt werden kann, wenn mehrere Modifikationen daran vorgenommen werden. Diese Theorie erklärt den Mechanismus der Bildung von Elektronenpaaren (Cooper-Paare) unter dem Einfluss von Schwingungen des Kristallgitters des Materials. Das erste der Elektronen zieht ein positiv geladenes Atom an einem Gitterplatz an und verursacht eine Schwingung, die über eine große Entfernung (für Atome) übertragen wird. Diese Schwingung "drückt" irgendwann das zweite Elektron. Auf diese Weise sind die beiden Teilchen verbunden. Es sind Cooper-Paare, die den Stromfluss ohne Verluste gewährleisten. Bisher wurde angenommen, dass diese Theorie nur für Materialien geeignet ist, deren Übergangstemperatur mehrere zehn Kelvin nicht überschreitet.
Derzeit gibt es neue Vorhersagen, die auf der Supraleitung von Schwefelwasserstoff basieren. So wird es beispielsweise nach den Arbeiten von Zhang (Dallas) und Yugui Yao vom Beijing Institute of Technology möglich sein, 7,5 Prozent der Schwefelatome durch Phosphor in Schwefelwasserstoff zu ersetzen und den Druck auf 2,5 Millionen Atmosphären zu erhöhen Supraleitung bei + 7 ° C erreichen. Diese Marke steht kurz davor, ein wichtiges Ziel zu erreichen – die Schaffung eines Raumtemperatur-Supraleiters.
Vor der Entdeckung der Supraleitung in Schwefelwasserstoff war das rekordverdächtige Material eines der Cuprate (Schichtverbindungen auf Basis von Kupferoxid), die 1993 von Sergei Putilin und Evgeny Antipov an der Fakultät für Chemie der Moskauer Staatlichen Universität entdeckt wurden. M. V. Lomonossow. Bei Normaldruck hat HgBa2Ca2Cu3O8 + x eine supraleitende Übergangstemperatur von etwa 133 Kelvin (–140 ° C) und bei erhöhtem Druck - 164 Kelvin (–109 ° C).
