MY.UAНовини
Учені відкрили новий тип надпровідників: як це змінить техніку, якою ми користуємося
Учені відкрили новий тип надпровідників: як це змінить техніку, якою ми користуємося

Учені відкрили новий тип надпровідників: як це змінить техніку, якою ми користуємося

Надпровідники — унікальні матеріали, які виявляють нульовий електричний опір під час охолодження нижче певного температурного порога.

Нові дослідження показали, що існує особливий вид надпровідників, і він називається надпровідником типу III. Про це пише Interesting Engineering.

Основи надпровідності

Надпровідники — це клас матеріалів, внутрішній опір яких падає до нуля нижче критичної температури. Електричний струм може зберігатися через надпровідники без зовнішнього джерела живлення, коли вони перебувають у цьому надпровідному стані.

У типовому провіднику електрони в матеріалі відчувають електростатичне відштовхування через свій негативний заряд. Коли електрони рухаються через матеріал, вони розсіюються на домішках, дефектах або інших електронах.

Розсіювання — це опір, з яким електрони стикаються з боку матеріалу, який є електричним опором цього матеріалу, що дуже малий для провідників, але не дорівнює нулю.

Однак у надпровідниках механізм трохи інший. У звичайних надпровідниках теорія Бардіна-Купера-Шриффера (БКШ) описує механізм, що лежить в основі їхніх надпровідних властивостей. Високоенергетичні електрони — ті, що перебувають на рівні Фермі, де знаходяться найактивніші електрони матеріалу, — відіграють вирішальну роль. Ці електрони сильно взаємодіють з фононами, які є коливаннями в кристалічній решітці матеріалу. Решітка відноситься до повторюваного розташування атомів або іонів (заряджених атомів) у матеріалі. Коли електрони рухаються через матеріал, їхній негативний заряд створює спотворення в решітці, притягаючи прилеглі позитивно заряджені атоми.

Інший електрон, що проходить, притягується до нього, створюючи непряму ефективну взаємодію між двома електронами, опосередковану решіткою, тобто фононами. Тепер спарені електрони рухаються через решітку без ефектів розсіювання, що спостерігаються в типових провідниках. Ці спарені електрони відомі як куперівські пари і разом поводяться як єдине ціле. Коли куперівські пари рухаються через матеріал, вони рухаються когерентно, на відміну від окремих електронів, які рухаються хаотично. Когерентний рух куперівських пар означає, що вони не розсіюються на домішках, дефектах або інших електронах.

Оскільки матеріал не чинить їм опору, куперівські пари вільно переміщаються без електричного опору, що призводить до надпровідності. Однак це явище спостерігається тільки тоді, коли надпровідний матеріал охолоджується нижче за певну температуру, яка називається критичною температурою.

Для більшості звичайних надпровідників критична температура становить близько -260 градусів за Цельсієм або -436 градусів за Фаренгейтом.

Надпровідники типу I і типу II

Виштовхування магнітного поля, що демонструється надпровідниками типу I і типу II, — це те, що відрізняє їх. Це явище відоме як ефект Мейснера. Хоча надпровідники демонструють ефект Мейснера, коли їх поміщають у зовнішнє магнітне поле, ви можете задатися питанням, чому вони взагалі поміщаються в нього. Відповідь на це питання криється в застосуванні надпровідників.

Надпровідники мають цю унікальну властивість нульового електричного опору, що дає їм змогу проводити великі кількості струму без будь-яких втрат енергії. Великий струм необхідний для створення сильного і стабільного магнітного поля. Ці сильні магнітні поля мають кілька застосувань, наприклад, в апаратах МРТ, прискорювачах частинок і термоядерних реакторах. Крім того, витіснене магнітне поле завжди протидіє прикладеному полю, викликаючи відштовхування. Це відштовхування можна використовувати для магнітної левітації, наприклад, у поїздах MagLev.

Ефект Мейснера також допомагає екранувати внутрішню частину надпровідників від магнітних полів, що робить їх корисними в екранувальних додатках, як-от квантові обчислення, де шум спричиняє декогеренцію або втрату інформації.

Коли магнітне поле перебуває між нижнім і верхнім критичними значеннями поля, надпровідники II типу дозволяють магнітному полю проникати в певні області у вигляді вихорів. Ці вихори схожі на торнадо, маючи ядро і надструми, що його оточують. У ядрі надпровідний стан матеріалу руйнується без куперівських пар. Надструми, що циркулюють у ядрі, діють як захисний екран, утримуючи прикладене магнітне поле в ядрі, тим самим захищаючи іншу частину матеріалу.

Прикладами надпровідників II типу є YBCO (оксид ітрію-барію-міді) і ніобій-титан (NbTi). Нова категорія — тип III. Дослідники виявили, що надпровідники типу III можуть бути реалізовані таким чином, що вихори, які утворюються, не мають ядер. Подібно до надпровідників типу II, ці матеріали дозволяють магнітним полям проникати у формі вихорів. Однак ключовою відмінністю є те, що вихори не мають ядер у надпровідниках типу III. Крім того, надпровідники типу III характеризуються тільки одним параметром — глибиною проникнення (λ), який керує поведінкою вихорів, визначаючи глибину, на яку магнітне поле може проникати в матеріал. Навпаки, надпровідники типу II вимагають розгляду двох різних властивостей, що робить їхній опис складнішим.

Нижнє критичне поле надпровідників типу III дорівнює нулю при абсолютному нулі (0 Кельвінів або -273,15 градусів Цельсія). Це означає, що немає мінімального порога для подолання, і магнітне поле може проникати негайно. Тому в надпровідниках типу III при застосуванні зовнішнього магнітного поля ми маємо вихори без осердя, які переносять магнітне поле, не руйнуючи надпровідний стан у решті частини матеріалу, оскільки вони не ростуть і не розширюються.

На наступних етапах дослідники мають намір перевірити практичне використання надпровідників III типу, особливо їхню продуктивність у різних умовах, і те, як зробити їх придатними для комерційного використання.

Раніше ми писали про те, що вченим вперше вдалося виміряти квантову форму електронів. Фізики змогли виміряти геометричну форму, якої набуває один електрон, коли він рухається через тверде тіло.

Поділитися
Поділитися сюжетом
Джерело матеріала
Кейт Міддлтон зачарувала сукнею, розшитою золотом: неймовірні фото принцеси
24tv
2025-09-18T08:03:58Z
Видавництво «Човен» скасував презентацію книги через погрози
ГЛАВКОМ NET
2025-09-18T08:03:34Z
Белла Хадід опинилась в лікарні через серйозну хворобу: фото
Gazeta UA
2025-09-18T08:03:01Z
Катерина Бужинська позбавила батька старшої дочки батьківських прав
Комсомольская правда
2025-09-18T07:33:51Z
«Прийшов лист від посла». Катерина Бужинська озвучила проблеми, які їй створила Наталія Бучинська
ГЛАВКОМ NET
2025-09-18T07:27:49Z
Анастасія Цимбалару несподівано показалась з фатою та у розкішній весільній сукні
24tv
2025-09-18T07:18:25Z
В український прокат вийшов фільм про військових льотчиків
УкраинФорм
2025-09-18T06:57:28Z
Благословила безсилля росіян: що не так з інтерв'ю Пугачової
GlavRed
2025-09-18T06:27:43Z
"Російське пияцтво": російського актора викинули з вікна
GlavRed
2025-09-18T06:27:33Z
Пенсія за віком чи за інвалідністю: ПФУ пояснив, де платитимуть більше
Знай
2025-09-18T08:06:57Z
АГРОТРЕЙД зібрала технічні коноплі на Чернігівщині
AgroPortal
2025-09-18T08:00:54Z
Українські вагони для Європи: як ТАС Дніпровагонмаш перетворює репутацію на нові контракти
Фокус
2025-09-18T07:57:49Z
Активи російського чиновника Калашника націоналізували, – рішення ВАКС
24tv
2025-09-18T07:57:34Z
В Україні дешевшає картопля
УкраинФорм
2025-09-18T07:57:10Z
«Були предметом жартів». Гендиректор «Укрпошти» розповів, що накупив за кредитні гроші
ГЛАВКОМ NET
2025-09-18T07:54:27Z
У США хочуть створити власну версію TikTok, — Bloomberg
Детектор М
2025-09-18T07:51:33Z
Corteva Agriscience оновлює портфель гібридів кукурудзи та соняшнику для українських аграріїв
Agravery
2025-09-18T07:51:14Z
В Україні планують єдиний підхід до щорічного підвищення пенсій
УкраинФорм
2025-09-18T07:48:37Z
ЗМІ дізнались причину відкладення екстрадиції олігарха Плахотнюка до Молдови
Европейская правда
2025-09-18T08:12:47Z
У WSJ дізналися, чому Трамп злиться на Нетаньягу, але дає йому повну свободу дій
ZN UA
2025-09-18T08:09:21Z
"Ці дії зараз не на користь України": яку серйозну помилку робить Трамп
GlavRed
2025-09-18T08:09:08Z
Після викриття НАБУ схеми «адвокатів-хакерів» хтось продовжує незаконно переглядати ЄРДР — джерела
ZN UA
2025-09-18T08:06:34Z
Трамп назвав рух «Антифа» «терористичною організацією»
ГЛАВКОМ NET
2025-09-18T08:06:31Z
СБУ затримала у Запоріжжі подружжя російських агентів, яке планувало підірвати військових
УкраинФорм
2025-09-18T08:06:01Z
Австралія знижує ціну на російську нафту та запроваджує санкції проти «тіньового флоту» РФ
УкраинФорм
2025-09-18T08:03:24Z
"Загроза удару по парламенту є": інтерв'ю з Романом Костенком про завершення війни та зміни у службі
24tv
2025-09-18T08:03:23Z
Поляки не вірять, що російські дрони залетіли у Польщу випадково — опитування
InternetUA
2025-09-18T08:00:34Z
Поліцейські затримали водія, який спричинив ДТП та тілесні ушкодження інспектору поліції
Украина Криминальная
2025-09-18T08:00:36Z
РФ завдала ударів по двох районах Київської області: спалахнули масштабні пожежі
ZN UA
2025-09-18T07:51:15Z
$45 тис. за маршрут в нікуди: на Одещині прикордонники зупинили легковик набитий порушниками
Украина Криминальная
2025-09-18T07:51:11Z
У Польщі викрили канал незаконного вивезення українців у локомотивах
Европейская правда
2025-09-18T07:48:30Z
У Києві чоловік спалив автомобіль Тoyota, який помилково прийняв за машину кривдника
ГЛАВКОМ NET
2025-09-18T07:45:42Z
Нічна атака на Київщину: з’явилися деталі про наслідки у двох районах
TSN
2025-09-18T07:45:20Z
Росіяни атакували дронами Чернігівську область: є загиблий та поранені рятувальники
ZN UA
2025-09-18T07:27:55Z
Напад водія трамвая на українців з дитиною Чехії: історія отримала продовження
TSN
2025-09-18T07:21:51Z
У стрілянині в американському штаті Пенсильванія загинули троє поліцейських
Украина Криминальная
2025-09-18T06:42:44Z
Турецькі розробники представили новітній винищувач KAAN п’ятого покоління
InternetUA
2025-09-18T08:03:02Z
Гуманітарна допомога для пенсіонерів у Сумах: як отримати підтримку
Политека
2025-09-18T08:00:57Z
Данія проводить великі військові навчання в Гренландії без участі США
Европейская правда
2025-09-18T08:00:50Z
Основні видатки на ВПК та оборону: бюджет на 2026 рік стане "воєнним"
24tv
2025-09-18T07:51:24Z
Сертифікація вчителів англійської мови: які з завдань обурили педагогів
24tv
2025-09-18T07:51:09Z
Як бренду отримати висвітлення в ЗМІ, коли немає гучних новин
InternetUA
2025-09-18T07:48:17Z
Британські розробники представили новий бойовий танк Challenger 3
InternetUA
2025-09-18T07:45:19Z
Лазерний комплекс Iron Beam вперше надійде в армію Ізраїлю: палить "Шахеди" за секунди
Фокус
2025-09-18T07:42:43Z
Америка уже не та: українка розказала, що її чекало після переїзду до США
Фокус
2025-09-18T07:36:10Z
Сніданок після 10 ранку може сигналізувати про проблеми зі здоров'ям
24tv
2025-09-18T08:09:46Z
Не на підвіконні: як прискорити дозрівання зелених помідорів
GlavRed
2025-09-18T07:33:14Z
Сирна запіканка, яка допоможе схуднути: ідеальний рецепт без борошна та цукру
Gazeta UA
2025-09-18T06:36:21Z
Небезпека на кухні: лікар назвав три речі, які можуть призвести до серйозних проблем зі здоров’ям
TSN
2025-09-18T03:51:36Z
В експрезидента Бразилії Болсонару лікарі виявили рак шкіри
ГЛАВКОМ NET
2025-09-18T03:30:18Z
Як швидко заснути: шість звичок, які позитивно впливають на сон
Gazeta UA
2025-09-17T21:42:12Z
Стануть вашим порятунком восени: 5 продуктів, які містять велику кількість вітаміну D
Знай
2025-09-17T20:51:25Z
Смачніше за лечо: як приготувати запечений перець з часником на зиму
Telegraf
2025-09-17T20:33:00Z
Вчені змогли відновити мозок після інсульту за допомогою стовбурових клітин
1News
2025-09-17T19:54:37Z
Audi вивела на тести новий електрокар, замаскувавши його під Volkswagen
AutoCentre
2025-09-18T08:03:28Z
215 к.с. та 600 км запас ходу: дебютував новий Mitsubishi Eclipse Cross
AutoCentre
2025-09-18T07:06:34Z
Новий дорожній знак: у чому складність і що кажуть юристи
TSN
2025-09-18T07:06:10Z
Доступний для замовлення в Україні: Porsche презентував нового чемпіона серед спорткарів
ЗаРулем
2025-09-18T06:30:50Z
Знайомимось з учасниками Old Car Land 2025: Dodge Dart Pioneer
AutoCentre
2025-09-18T06:03:55Z
Пікап CHERY HIMLA незабаром в Україні
Корреспондент
2025-09-18T06:00:04Z
Водій Мустанга різко газує, і авто йде в занос на виставці Ford
Топ Жир
2025-09-18T01:06:28Z
Поліція розчавила Dodge Hellcat для наочної демонстрації наслідків порушень
Топ Жир
2025-09-18T00:51:48Z
Найдорожчий позашляховик Jeep тепер кидає свої деталі в інших водіїв
Топ Жир
2025-09-17T23:51:32Z
Хочуть реалізувати давню мрію: чому росіяни дуже прагнуть взяти Куп'янськ
24tv
2025-09-18T08:09:54Z
Росіяни прагнуть створити чисельну перевагу, – 46 ОАеМБр про ситуацію на Покровському напрямку
24tv
2025-09-18T08:09:42Z
У застосунку «Київ Цифровий» з’явився новий розділ «Квартирний облік»
ГЛАВКОМ NET
2025-09-18T08:06:59Z
Похолодання як "репетиція": які сюрпризи підготував вересень 2025, — Укргідрометцентр
Фокус
2025-09-18T08:06:35Z
Підвищення тарифів на воду у Харківській області: українцям готують нові платіжки
Политека
2025-09-18T07:54:18Z
У Києві відбудеться масштабна толока: дата і повний перелік локацій
ГЛАВКОМ NET
2025-09-18T07:45:10Z
Андрій Нікітін: Система водопостачання окупованого Донбасу – у переддефолтному стані. Зима стане тестом
ГЛАВКОМ NET
2025-09-18T07:30:53Z
Інтернет-шахраї видають себе за податківців
InternetUA
2025-09-18T07:27:23Z
Оборона Покровська наближається до фіналу: ЗС РФ оточують місто, — Sky News
Фокус
2025-09-18T07:12:38Z
"Ніхто про це не розповість": це варто знати перед поїздкою до Парижа
24tv
2025-09-18T07:42:28Z
Хтось може зустріти людину з минулого: гороскоп на 18 вересня для всіх знаків зодіаку
24tv
2025-09-18T07:27:58Z
Ви неправильно використовували паперові рушники: 5 секретних трюків з тіктоку
24tv
2025-09-18T07:09:21Z
Хитрощі для мандрівників: бортпровідниця дала поради, як безплатно літати в бізнес-класі
Фокус
2025-09-18T07:00:38Z
Ваша цибуля буде гнити, якщо не зробите цього до зими. Як зберегти врожай
Telegraf
2025-09-18T06:30:05Z
Неочікувана причина: чому потрібно "висушувати" мийку після кожного використання
24tv
2025-09-18T06:27:35Z
Це треба знати всім, хто збирається у круїз
24tv
2025-09-18T06:21:14Z
Венеція продовжить плату за проїзд до міста і на наступний рік
Европейская правда
2025-09-18T06:12:25Z
Аромат, що зведе з розуму сусідів: печені яблука за 15 хвилин
Telegraf
2025-09-18T06:03:58Z
Кит із роману "Мобі Дік" усе ще може бути живий: названо найдовгоживучішого ссавця у світі
Фокус
2025-09-18T08:06:54Z
Космічний корабель із 4,7 тоннами вантажу загубився дорогою на МКС: він віз їжу для астронавтів
Фокус
2025-09-18T08:00:47Z
З Google Play Store видалили сотні додатків: причина виявилася шокуючою
Фокус
2025-09-18T07:51:11Z
Чи згинається iPhone Air: перший демонстраційний тест дає відповідь
24tv
2025-09-18T07:51:01Z
Вчені з’ясували, як виникли мікроби: сенсаційне відкриття
TSN
2025-09-18T07:48:37Z
Фермери бронзового століття насамперед рятували врожай однієї культури
Фокус
2025-09-18T07:30:22Z
Google Pixel 10 Pro XL не витримав конкуренції у випробуваннях на автономність
InternetUA
2025-09-18T07:09:33Z
Що станется, якщо Земля зупиниться хоча б на мить: вчені назвали наслідки
TSN
2025-09-18T07:06:09Z
YouTube анонсує нові інструменти генеративного штучного інтелекту для творців коротких відео
InternetUA
2025-09-18T07:00:27Z
Тимчасовий чемпіон світу зазіхнув на бій проти Усика
24tv
2025-09-18T08:09:43Z
«Кривбас» визнав порушення регламенту в Кубку України: що загрожує клубу
ГЛАВКОМ NET
2025-09-18T08:03:37Z
Світоліна про перемогу України над іспанками: Рада бути частиною команди
УкраинФорм
2025-09-18T08:00:55Z
Пізні голи Ліверпуля: випадковість чи холодний розрахунок?
Football.ua
2025-09-18T07:42:14Z
Салах повторив досягнення Шевченка в Лізі чемпіонів
Football.ua
2025-09-18T07:36:18Z
БК «Дніпро» підписав на трайаут нігерійського центрового
УкраинФорм
2025-09-18T07:33:47Z
Жіночий Кубок Європи з футболу: «Колос» удруге поступився «Влазнії»
УкраинФорм
2025-09-18T07:15:31Z
Інтер Маямі та Мессі узгоджують нову угоду
Football.ua
2025-09-18T06:48:44Z
Поліцейські вивели після бійки з фанатом: Ліверпуль довів тренера Атлетико Сімеоне до істерики
24tv
2025-09-18T06:42:19Z