Новые данные о сверхпроводниках и лазерах

Наука и жизньНаука

Вести из институтов

Сверхпроводники меняют свойства в зависимости от формы

Как изменятся проводящие свойства сверхтонкой пластинки из ниобия, если свернуть её в трубку диаметром меньше микрона? Этот вопрос заинтересовал группу физиков из Института интегративных нанонаук, входящего в Дрезденский институт физики твёрдого тела и материаловедения Ассоциации Лейбница, и Томского политехнического университета.

Трубки диаметром меньше одного микрона (для сравнения толщина человеческого волоса примерно 100 микрон) научились создавать относительно недавно. Изменяя размеры таких трубок, можно управлять некоторыми их свойствами, в частности, способностью пропускать электрический ток в сверхпроводящем состоянии. В качестве объекта исследования был выбран ниобий, так как в «плоском» варианте он хорошо изучен как сверхпроводник.

Технологически на нынешнем уровне изготовить высококачественную однородную по размерам трубку нанометровой толщины всё ещё довольно трудоёмко. Поэтому научная группа под руководством профессора Владимира Фомина смоделировала изменения свойств на специально разработанной компьютерной платформе. Вычисления проводили на суперкомпьютере Дрезденского технического университета. Схема исследования учитывала как геометрию образца, так и физические условия экспериментов: магнитное поле и электрический ток. Физиков интересовало, как сверхпроводник ведёт себя при пропускании электрического тока в присутствии магнитного поля.

Схема исследуемой модели с открытой трубкой. Трубка имеет снизу разрез, с двух сторон к которому прикреплены электроды (синие пластины) для поддержания транспортного тока (зелёные стрелки). В — магнитное поле. Справа показана вихревая картина на трубке.

Моделирование показало, что при протекании электрического тока через трубку из ниобия, находящуюся в магнитном поле, возникает резкий скачок («пик») напряжения в определённом диапазоне значений магнитного поля. Этот скачок, предположительно, — следствие внезапного появления в трубке «островков», в которых материал теряет свои сверхпроводящие свойства. Потеря некоторой частью образца сверхпроводящих свойств — известный эффект. В плоских структурах, единожды появившись, такие «островки» имеют тенденцию только к росту с повышением магнитного поля и в итоге «захватывают» весь материал. А в трубках наблюдается необычное явление: при дальнейшем увеличении магнитного поля эти «островки» исчезают и весь материал становится вновь сверхпроводящим.

Теоретические и численные методы помогли физикам найти диапазон размеров сверхпроводниковой микротрубки, где её поведение кардинально отличается от пластинки, из которой она свёрнута. Связаны эти различия с тем, что на изогнутой сверхпроводящей поверхности образование дефектов (вихрей) происходит иначе, чем на плоской поверхности. При увеличении магнитного поля там возникает изменение структуры дефектов.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Живые клетки — химики Живые клетки — химики

Природные аналоги широко известных искусственных соединений

Наука и жизнь
«Важно запасть в душу потребителю» «Важно запасть в душу потребителю»

Как государство поддерживает экспортеров

Эксперт
Дома без папы Дома без папы

Дарья Мельникова самоизолировалась на страницах MAXIM без масок и одежды

Maxim
Показать то, что за кадром: как создаются экскурсии по действующему кинопарку Показать то, что за кадром: как создаются экскурсии по действующему кинопарку

Как организовать экскурсии по кинопарку, не мешая при этом съемочному процессу

Inc.
Нейтрино. Познание Вселенной продолжается Нейтрино. Познание Вселенной продолжается

О современном состоянии нейтринных, а также протонных исследований

Наука и жизнь
Никаких шлепок и свадебных платьев: какой дресс-код советуют соблюдать музеи и театры Никаких шлепок и свадебных платьев: какой дресс-код советуют соблюдать музеи и театры

Какие рекомендации по выбору одежды мировые театры и музеи дают посетителям

Forbes
Подлинная история д’Артаньяна Подлинная история д’Артаньяна

Жизнь д’Артаньяна точно нельзя назвать скучной

Дилетант
От вил до мема От вил до мема

Краткая история «Американской готики» Гранта Вуда

Weekend
Микроскопические свидетельства глобальных катастроф Микроскопические свидетельства глобальных катастроф

Кандидат физико-математических наук о том, как метеориты влияют на нашу судьбу

Наука и жизнь
Лайфхак, как быстро вернуть вещь, которую вы потеряли Лайфхак, как быстро вернуть вещь, которую вы потеряли

Чек-лист для быстрых и успешных поисков потерянной вещи

Maxim
Триумф 57 мм Триумф 57 мм

Новое слово в разработке российских бронемашин

Популярная механика
Маме не говори: 12 вещей, которые родителям не нужно знать о твоем мужчине Маме не говори: 12 вещей, которые родителям не нужно знать о твоем мужчине

О чем не стоит рассказывать даже маме?

VOICE
Виллами по воде. Экскурсия на озеро Комо Виллами по воде. Экскурсия на озеро Комо

Когда реальные путешествия невозможны, на помощь приходят виртуальные туры

Вокруг света
Как стресс влияет на кожу и как с этим бороться Как стресс влияет на кожу и как с этим бороться

Чем опасна повышенная тревожность для нашего внешнего вида

Правила жизни
Кубик Осипова Кубик Осипова

Самая ожидаемая и самая крутая головоломка десятилетия

Популярная механика
Непотопляемый Непотопляемый

Амфибии Amphicar, выпущенные более 60 лет назад, до сих пор в строю

ТехИнсайдер
Перемен! 8 мифов о лидере группы «Кино» Перемен! 8 мифов о лидере группы «Кино»

Симулянт, мастер кунг-фу и жертва агентов КГБ. Это все о Викторе Цое?

Вокруг света
Переходи на зеленый Переходи на зеленый

Мода на экосексуальность и привычки, полезные для тебя и для природы

Лиза
Обнаружено, что верблюжье молоко уменьшает тяжесть астмы Обнаружено, что верблюжье молоко уменьшает тяжесть астмы

Как употребление верблюжьего молока снижает тяжесть астмы

ТехИнсайдер
Мировой экономике становится все хуже Мировой экономике становится все хуже

Почему мировая экономика продолжает замедляться

Монокль
«История гаданий и предсказаний. От ворожей и подблюдных песен до астрологии и карт Таро» «История гаданий и предсказаний. От ворожей и подблюдных песен до астрологии и карт Таро»

О магии, которая должна была изменить судьбу человека, — ворожбе

N+1
Вековые традиции Вековые традиции

Не получается нарисовать стрелки, а тени сразу скатываются?

Лиза
Астрономы увидели старт образования экзопланет в протопланетном диске Астрономы увидели старт образования экзопланет в протопланетном диске

Как образовываются твердые тела в диске протозвезды

N+1
Что случилось с пауками, отправленными в космос в 1973 году — и как это помогло науке Что случилось с пауками, отправленными в космос в 1973 году — и как это помогло науке

Пауки все еще плетут паутину в условиях микрогравитации?

Inc.
Популярные средства похудения ведут к большой потери мышечной массы Популярные средства похудения ведут к большой потери мышечной массы

Как препараты для похудения, Ozempic или Wegovy, влияют на организм?

ТехИнсайдер
Правила порядка Правила порядка

Как научить детей поддерживать порядок в своей комнате, не тратя на это часы

Новый очаг
Дойти туда, куда не проедет джип; посмотреть то, что недоступно многим: как подготовиться к первому треккингу в горы Дойти туда, куда не проедет джип; посмотреть то, что недоступно многим: как подготовиться к первому треккингу в горы

О набитых шишках, с которыми может столкнуться каждый путешественник

ТехИнсайдер
Соло-мама Соло-мама

Каких ошибок стоит избегать женщинам, которые растят детей в одиночку

Лиза
Униженные, оскорбленные и обиженные Униженные, оскорбленные и обиженные

Как писатели задевали близких своими произведениями

Weekend
Сеньоры на потоке Сеньоры на потоке

Зачем Минцифры запускает новые программы подготовки IT-кадров

Ведомости
Открыть в приложении