Створений перший надпровідний матеріал, структура якого була повністю розрахована на комп'ютері
Міжнародна команда вчених, очолювана професором фізики Бингемтонского університету Олексієм Колмогоровим, успішно синтезовано новий тип надпровідного матеріалу, структура якого була повністю розрахована на комп'ютері. Цей матеріал належить до виду залізо-тетроборидных компаундных матеріалів, які мають чітку кристалічну структуру і демонструють надпровідність певного типу, і які раніше вважалися малоперспективними з точки зору технологій надпровідності.
"Всі надпровідні матеріали до останнього часу виходили виключно експериментальним шляхом, методом проб і помилок" - розповідає Олексій Колмогоров, - "Але використовуючи теоретичні знання і результати досліджень в області надпровідності, можна розрахувати, яким змінам потрібно піддати той чи інший матеріал для того, щоб він став надпровідником. На жаль, більшість надпровідних матеріалів вкрай нестійкі і їх властивості деградують з часом під впливом різних факторів. Тому розробка нових стійких надпровідних матеріалів є великим кроком вперед".
Нагадаємо нашим читачам, що надпровідні матеріали - це матеріали, здатні в певних умовах, наприклад, при вкрай низькій температурі або в сверхсильном магнітному полі, проводити електричний струм, не надаючи йому опору. Такі матеріали, що використовуються в лініях електропередачі, зможуть забезпечити передачу енергії практично без втрат, що призведе до щорічної економії багатьох мільйонів доларів.
Явище надпровідності було відкрито більше ста років тому, а головні досягнення в цій області були зроблені в 1960-х роках, що дозволило застосування надпровідників в практичних цілях в деяких областях. Критична температура, тобто температура, при якій матеріал стає надпровідників, для більшості матеріалів знаходиться в діапазоні від 0 до 136 градусів за шкалою Кельвіна. І розуміючи всі величезні перспективи, які обіцяє людству використання надпровідників, багато вчені працюють над пошуками матеріалів, що володіють надпровідність при високих температурах, так званих високотемпературних надпровідників.
Кілька років тому, Олексій Колмогоров, а потім і вчені з Оксфордського університету, розпочали вивчення матеріалів, що містять бор. Ці матеріали, що мають складні кристалічні решітки, володіють рядом унікальних якостей і застосовуються в різних галузях науки і техніки. Проникаючи все глибше в таємниці організації боромістких матеріалів, вчені розробили спеціалізований програмний комплекс, який може в автоматичному режимі провести аналіз властивостей деяких стійких кристалічних структур. "Еволюційний" алгоритм цих програм дозволяє максимально точно відтворити природні процеси, що відбуваються в модельованих матеріалах, і відібрати матеріали з заданим набором характеристик тисяч запропонованих варіантів.
Пошук, виконаний з допомогою вищезазначеного програмного забезпечення, дозволив виявити лише два цікавих матеріалу з вкрай широкого ряду сполук бору і заліза. Один з цих двох матеріалів, згідно з розрахунками, повинен був мати досить високий поріг критичної температури, що знаходиться в межах від 15 до 20 градусів Кельвіна.
Отримавши дану інформацію, Наталія Дубровинская і Леонід Дубровинський, професора з одного німецького університету, провели ряд експериментів і синтезували мала кількість залізо-тетроборида, має задану структуру кристалічної решітки. Вимірювання властивостей цього матеріалу, які були проведені пізніше експериментальним шляхом, підтвердили розрахункове значення критичної температури цього надпровідника і виняткову твердість цього матеріалу.
"Успішний синтез надпровідного матеріалу демонструє те, що нам потрібно з допомогою комп'ютера переглянути всі наявні в нас дані. Цілком імовірно, що ми зможемо знайти "перлини" надпровідності в тих місцях, які загальноприйнято визнані малоперспективними" - розповідає Олексій Колмогоров, - "Тепер ми збираємося спробувати змінити структуру розрахованого на комп'ютері матеріалу, що зможе підвищити поріг його критичної температури".