Дослідники з Токійського столичного університету відкрили новий надпровідний матеріал. Вони об'єднали залізо, нікель та цирконій, щоб створити новий перехідний метал цирконід з різним співвідношенням заліза до нікелю. Хоча і цирконід заліза, і цирконід нікелю не є надпровідними, нещодавно приготовлені суміші, демонструючи «куполоподібну» фазову діаграму, типову для так званих «нетрадиційних надпровідників», є перспективним напрямом для розробки високотемпературних надпровідних матеріалів, які можуть бути ширше використані в промисловості. Дослідження було опубліковано в Journal of Alloys and Compounds.
Надпровідники вже грають активну роль в передових технологіях, від надпровідних магнітів у медичних приладах і системах магнітної підвіски до надпровідних кабелів передачі електроенергії. Однак вони зазвичай покладаються на охолодження до температур близько чотирьох Кельвінів, що є ключовою перешкодою на шляху до ширшого розгортання технології. Вчені шукають матеріали, які можуть показувати нульовий опір при вищих температурах, зокрема поріг 77 Кельвінів, при якому для охолодження матеріалів замість рідкого гелію можна використовувати рідкий азот.
Хорошою новиною є те, що почали з'являтись перспективні кандидати, такі як надпровідники на основі заліза, виявлені у 2008 році. Стає все більш очевидним, що високотемпературна надпровідність може слідувати іншому механізму, ніж «звичайні надпровідники», які слідують усталеним теоретичним рамкам, зокрема теорії БКШ (Бардіна-Купера-Шриффера). Зокрема матеріали з магнітними елементами або ті, які демонструють «магнітне впорядкування», почали з'являтися як важливі для появи «нетрадиційної надпровідності».
Тепер група дослідників під керівництвом доцента Йосікадзу Мідзугучі з Токійського столичного університету задумала новий надпровідний матеріал, що містить магнітний елемент. Вперше вони показали, що полікристалічний сплав заліза, нікелю та цирконію виявляє надпровідні властивості. Цікаво, що і цирконід заліза, і цирконід нікелю не є надпровідними в кристалічній формі. В експериментах, які розпочалися як студентський проєкт, команда об'єднала залізо, нікель та цирконій у різних співвідношеннях, використовуючи метод, відомий як дугова плавка, підтвердивши, що отриманий сплав мав ту ж кристалічну структуру, що й тетрагональні цирконіди перехідних металів, сімейство перспективних надпровідників. Було також виявлено, що константи решітки або довжини комірок, що повторюються, плавно змінюються залежно від співвідношення заліза до нікелю. Що особливо важливо, вони виявили ділянку складів, де температура надпровідного переходу підвищувалася, а потім знову падала. Ця «куполоподібна» форма є перспективною ознакою нетрадиційної надпровідності.
Подальші експерименти підтвердили, що намагнічування цирконіду нікелю демонструє аномалію, схожу на магнітний перехід, що передбачає тісний зв'язок між їх висновками та нетрадиційною надпровідністю, що виникає з магнітного порядку, передбачуваного в інших матеріалах. Вони сподіваються, що їхня нова платформа для вивчення нетрадиційної надпровідності може надихнути нас на нові прориви у розумінні її механізму, а також на практичне проєктування передових матеріалів для наступного покоління надпровідних пристроїв.
