ОТКРЫТИЕ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОЙ СВЕРХПРОВОДИМОСТИ
Z. Phys. B - Condensed Matter 64, 189-193 (1986)
Переход для ртути
Хронология
открытия сверхпроводников. Последние достижения
- артефакты сверхпроводимости в системе Ag-C-S-O и неподтвержденное пока высокое
значение Тс в фулеренах, содержащих
галоген-водороды. A new record for the superconducting critical
temperature of fullerene compounds has been established at Bell Labs: expanding the
lattice of C60 single crystal by introducing CHBr3 and doping by holes via field-effect
devices a maximum Tc of 117 K has been measured for 3-3.5 holes per C60 molecule (J.H.
Schon, Ch. Kloc, B. Batlogg, Bell Laboratories (NJ - USA).
Первооткрыватель сверхпроводимости
Камерлин-Оннес. (1911), www.superconductors.org
Авторы наиболее популярной модели
сверхпроводимости (БКШ) - Джон Бардин, Леон
Куппер, Джон Шриффер (1957), www.superconductors.org
Родоначальники ВТСП. Лауреаты
Нобелевской премии Алекс Мюллер и Георг Беднорц, www.superconductors.org
Открытие ртуть-содержащих ВТСП-фаз на
Химфаке МГУ - Е.В.Антипов и С.Н.Путилин, www.icr.chem.msu.ru
История открытия
(Третьяков Ю.Д., Гудилин E.A.,
Химические принципы получения металлоксидных
сверхпроводников, Успехи Химии, 2000, т.69, н.1, с.3-40.)
История сверхпроводимости
характеризуется цепочкой открытий все более и
более сложных структур, своеобразной
"химической эволюцией" от простого к
сложному. Она ведет начало с 1911 г., когда
голландский физик Камерлинг-Оннес, впервые
получивший жидкий гелий и тем самым открывший
путь к систематическим исследованиям свойств
материалов при температурах близких к
абсолютному нулю, обнаружил, что при 4.2 К обычная
металлическая ртуть (простое вещество,
представляющее собой"плохой металл")
полностью теряет электрическое сопротивление. В
1933г. Мейснер и Оксенфельд показали, что
сверхпроводники (СП) одновременно являются и
идеальными диамагнетиками, то есть полностью
выталкивают линии магнитного поля из объема СП.
Все это в принципе открыло широчайшие
возможности для практического применения
сверхпроводимости. Однако на пути к реализации
этих идей длительное время существовала
непреодолимая преграда - крайне низкая
температура перехода в СП состояние, называемая
критической температурой (Тс). За 75 лет,
прошедших со времени открытия Камерлинг-Оннеса,
эту температуру удалось поднять лишь до 23,2 К на
интерметаллиде Nb3Ge, причем общепризнанные
теории сверхпроводимости (БКШ) порождали неверие
в принципиальную возможность преодоления этого
температурного барьера.
В 1986г. Беднорц и Мюллер обнаружили
способность керамики на основе оксидов меди,
лантана и бария (La2-xBaxCuO4)
переходить в СП состояние при 30К. Сложные купраты
аналогичного состава были синтезированы в 1978г.
Лазаревым, Кахан и Шаплыгиным, а также
французскими исследователями двумя годами
позже. К сожалению, электропроводность этих
образцов была измерена лишь до температуры
кипения жидкого азота (77К), что не позволило
обнаружить эффект сверхпроводимости.
Важнейшей чертой открытия ВТСП можно
назвать то, что сверхпроводимость была
обнаружена не у традиционных интерметаллидов,
органических или полимерных структур, а у
оксидной керамики, обычно проявляющей
диэлектрические или полупроводниковые свойства.
Это разрушило психологические барьеры и
позволило в течении короткого времени создать
новые, более совершенные поколения
металлоксидных СП почти одновременно в США,
Японии, Китае и России:
-февраль 1987 г. - Чу и др. синтезируют,
используя идею"химического сжатия" для
модифицирования структуры, СП керамику из
оксидов бария, иттрия и меди YBa2Cu3O7-x
с критической температурой 93 К, то есть выше
точки кипения жидкого азота.
-в январе 1988г. Маеда и др. синтезируют
серию соединений состава Bi2Sr2Can-1CunO2n+4,
среди которых фаза с n=3 имеет Тс=108К.
-месяц спустя Шенг и Херман получили
сверхпроводник Tl2Ba2Ca2Cu3O10
c T с = 125K.
-в 1993г. Антипов, Путилин и др. открыли
ряд ртутьсодержащих сверхпроводников состава HgBa2Can-1CunO2n+2+
d (n=1-6). В настоящее время фаза HgBa2Ca2Cu3O8+d
(Hg -1223) имеет наибольшее известное значение
критической температуры (135К), причем при внешнем
давлении 350 тысяч атмосфер температура перехода
возрастает до 164К, что лишь на 19К уступает
минимальной температуре, зарегестрированной в
природных условиях на поверхности Земли. Таким
образом, СП"химически эволюционировали",
пройдя путь от металлической ртути (4.2 К) к
ртуть-содержащим ВТСП (164 К).
Всего к настоящему времени известно
около 50 оригинальных слоистых ВТСП-купратов.
Время от времени в печати появляются
сенсационные сообщения о создании новых СП с Тс
выше комнатной температуры. И хотя безмедные СП
известны довольно давно, на них до сих пор не
удавалось достичь сколько-нибудь высокой
температуры перехода в СП состояние (рекордные
значения Тс для безмедных СП достигнуты у Ba1-xKxBiO3
и у фазы внедрения на основе фуллерена (Сs3C60).
Отдельно следует упомянуть также направление,
связанное с попытками синтеза"экологически
безопасных" ВТСП, не содержащих тяжелых
металов (Hg, Pb, Ba), например получаемых под высоким
давлением оксикупратных фаз кальция.
|