Легированный графан должен переходить в сверхпроводящее состояние при 90 к
Результаты совершённых физиками из Кембриджского и Оксфордского университетов (оба — Англия) первичных расчетов показывают, что легирование графана акцепторной примесью разрешит взять сверхпроводник, работоспособный при температуре в 90 К.
Первые высокотемпературные купратные (которые содержат оксид меди) сверхпроводники были обнаружены более 20 лет назад, а уже в 1987 году показалось соединение YBa2Cu3O7, температура перехода которого в сверхпроводящее состояние превысила точку кипения жидкого азота (77 К). Общепризнанной теории этого явления, но, не существует.
Хорошие» сверхпроводники, подчиняющиеся теории Бардина — Купера — Шриффера (БКШ), проявляют себя при значительно более низких температурах. Недавнее обнаружение сверхпроводящих особенностей у диборида магния MgB2 привело к огромному интересу, потому, что это соединение во многом напоминает БКШ-материалы, но имеет большую критическую температуру в 39 К. Необычные особенности MgB2, отмечают ученые, возможно растолковать влиянием трех факторов: высокой характеристической энергии фонона, большой плотности электронных состояний на уровне Ферми и соответствующего баланса между притягивающим и отталкивающим электрон-фононным и электрон-электронным сотрудничествами.
Авторы попытались отыскать такие материалы, каковые удовлетворяют этим условиям. Легированный акцепторной примесью бриллиант проходит по двум параметрам, но демонстрирует низкую плотность электронных состояний — в силу чего, возможно, его критическая температура и остается на уровне 4 К. Сделав вывод, что для улучшения черт сверхпроводника нужно сделать его «двумерным», ученые совершили моделирование особенностей алмазной пленки толщиной 0,5 нм, и расчетная критическая температура встала сходу до 80 К.
Сейчас исследователям оставалось только найти более технологичный аналог узкой алмазной пленки. Им стал графан — материал, приобретаемый при гидрировании графена; расчеты для легированного графана дали значение критической температуры в 90 К. Реализации данной идеи на практике, но, нужно будет подождать: первые образцы графана были взяты лишь в прошлом году.
Более приближенным к действительности выглядит предложение авторов по применению алмазных нанопроводов, каковые интенсивно исследуются уже пара лет. Согласно расчетам, для нанопровода диаметром 1 нм критическая температура может составлять 150 К.
Расчетные значения критической температуры для концентраций и разных материалов легирующей примеси (иллюстрация авторов работы)
Препринт разглядываемой статьи возможно загрузить с сайта arXiv.