Впервые обнаруженная в 1911 году, сверхпроводимость – это способность определенных металлов проводить электрический ток при нулевом сопротивлении, что не приводит к потере энергии. Например, сверхпроводники могут иметь огромное влияние на передачу энергии в будущем, поскольку значительные объемы энергии в настоящее время теряются в процессе передачи электроэнергии от электростанций к месту назначения.
В 2010 году специалист по материалам Токийского технологического института Хидео Хосоно собрал исследовательскую группу, состоящую из более чем 40 исследователей, которые в течение четырех лет исследовали более 1000 материалов в поисках новых сверхпроводников. Они нашли около 100 новых сверхпроводящих материалов и в процессе опубликовали более 330 оригинальных статей и подали заявки на более 30 патентов. Обзор их результатов недавно появился в журнале Science and Technology of Advanced Materials (STAM).
На сегодняшний день сверхпроводимость возникает только в некоторых материалах при чрезвычайно низких температурах.
Наивысшая известная температура, при которой возникает сверхпроводимость, составляет около −135 ° С. Для сравнения, температура жидкого азота составляет −196 ° С. Исследователи мечтают найти материалы со сверхпроводящими свойствами при комнатной температуре: подвиг, который до сих пор ускользал от них. Материалы, которые обладают сверхпроводимостью при комнатной температуре или близкой к ней, могут легко использоваться в повседневных условиях.
Хотя команда доктора Хосоно не обнаружила никаких новых сверхпроводящих материалов при температурах выше ранее известных, ее результаты, тем не менее, имеют большое значение.
Доктор Хосоно дал своим коллегам огромную гибкость в поиске новых сверхпроводящих материалов, полагая, что отличные химики твердого тела найдут новые свойства благодаря интуиции. Результаты этого проекта убедили его, что есть еще много сверхпроводящих материалов, которые предстоит открыть.
«В рамках этого проекта было обнаружено около 100 видов новых сверхпроводников», – говорит д-р Хосоно. «[Но] существует так много сверхпроводников, о которых мы [все еще] не знаем. Мы надеемся, что среди них будет сверхпроводник, работающий при комнатной температуре », – добавляет он.
Среди многих успехов команды в этом проекте было введение нового вещества (гидрид-ион), которое индуцирует сверхпроводимость на основе железа; открытие новых сверхпроводников на основе кобальта и титана; и конструкция электрических проводов и лент, сделанных из некоторых сверхпроводящих материалов, демонстрирующих их практическую применимость.
В своей статье STAM команда перечислила не только сверхпроводящие материалы, найденные в ходе проекта, но и любые материалы, не обладающие сверхпроводящими свойствами. «Мы считаем, что перечисление всех изученных материалов, включая как успехи, так и неудачи, имеет смысл для людей, которые работают в этой области», – пишут они.
«Концентрированное исследование новых сверхпроводников в рамках четкой и гибкой политики может привести к неожиданным открытиям», – говорит д-р Хосоно.