Физики создали материал сверхпроводник без электрического сопротивления
Учёные из Университета Райса (США) представили квантовый материал сверхпроводник, способный проводить электрический ток без потерь. По данным Terazus сообщает Пушкинская, что это открытие может кардинально изменить подход к созданию электроники, снижая энергопотребление и повышая эффективность устройств.
Новый материал — так называемый «металл Крамерса с узловой линией» — получен путём добавления микроскопических количеств индия в дисульфид тантала. Хотя изменение состава минимально, оно кардинально перестраивает внутреннюю симметрию кристалла и влияет на движение электронов.
Электроны в этом материале ведут себя необычным образом: частицы с разным спином — «вверх» и «вниз» — движутся по отдельным путям, словно машины на противоположных полосах автомагистрали. Это препятствует рассеянию заряда и обеспечивает нулевое сопротивление — главный признак сверхпроводимости.
Особую ценность материалу придаёт сочетание двух редких свойств: сверхпроводимости и топологической устойчивости. Он способен сохранять свои характеристики даже при внешних воздействиях и дефектах структуры. Это делает его потенциальной основой для квантовых компьютеров, способных работать в тысячи раз быстрее современных суперкомпьютеров.
Результаты исследования подтверждены с помощью спин-разделённой фотоэмиссионной спектроскопии. Экспериментальные данные полностью совпали с теоретическими расчётами, подтвердив уникальные свойства материала.
По прогнозам аналитиков, квантовые сверхпроводники могут снизить энергозатраты в электронике до 90%. Сегодня мировой рынок этих технологий оценивается в $1,2 млрд и ежегодно растёт примерно на 15%.
Работа опубликована в журнале Nature Communications и стала результатом международного сотрудничества учёных из США, Канады, Чехии и Гонконга. Исследование демонстрирует, как тонкая настройка атомной структуры может привести к настоящей революции в области материаловедения и электроники. Ранее мы писали о том, что Японские учёные создали пластик, растворяющийся в морской воде за час.
