Создан первый сверхпроводящий материал, структура которого была полностью рассчитана на компьютере
"Все сверхпроводящие материалы до последнего времени получались исключительно экспериментальным путем, методом проб и ошибок" - рассказывает Алексей Колмогоров, - "Но используя теоретические знания и результаты исследований в области сверхпроводимости, можно рассчитать, каким изменениям требуется подвергнуть тот или иной материал для того, чтобы он стал сверхпроводником. К сожалению, большинство сверхпроводящих материалов крайне неустойчивы и их свойства деградируют со временем под влиянием различных факторов. Поэтому разработка новых устойчивых сверхпроводящих материалов является большим шагом вперед".
Напомним нашим читателям, что сверхпроводящие материалы - это материалы, способные в определенных условиях, к примеру, при крайне низкой температуре или в сверхсильном магнитном поле, проводить электрический ток, не оказывая ему сопротивления. Такие материалы, используемые в линиях электропередачи, смогут обеспечить передачу энергии практически без потерь, что приведет к ежегодной экономии многих миллионов долларов.
Явление сверхпроводимости было открыто более ста лет назад, а главные достижения в этой области были сделаны в 1960-х годах, что позволило применение сверхпроводников в практических целях в некоторых областях. Критическая температура, т.е. температура, при которой материал становится сверхпроводников, для большинства материалов находится в диапазоне от 0 до 136 градусов по шкале Кельвина. И понимая все огромные перспективы, которые сулит человечеству использование сверхпроводников, многие ученые работают над поисками материалов, обладающих сверхпроводимостью при высоких температурах, так называемых высокотемпературных сверхпроводников.
Несколько лет назад, Алексей Колмогоров, а затем и ученые из Оксфордского университета, начали изучение материалов, содержащих бор. Эти материалы, имеющие сложные кристаллические решетки, обладают рядом уникальных качеств и применяются в различных областях науки и техники. Проникая все глубже в тайны организации боросодержащих материалов, ученые разработали специализированный программный комплекс, который может в автоматическом режиме произвести анализ свойств некоторых устойчивых кристаллических структур. "Эволюционный" алгоритм этих программ позволяет максимально точно воспроизвести естественные процессы, происходящие в моделируемых материалах, и отобрать материалы с заданным набором характеристик из тысяч предложенных вариантов.
Поиск, выполненный с помощью вышеуказанного программного обеспечения, позволил выявить всего лишь два интересных материала из крайне широкого ряда соединений бора и железа. Один из этих двух материалов, согласно расчетам, должен был иметь достаточно высокий порог критической температуры, который находится в пределах от 15 до 20 градусов Кельвина.
Получив данную информацию, Наталия Дубровинская и Леонид Дубровинский, профессора из одного германского университета, провели ряд экспериментов и синтезировали малое количество железо-тетроборида, имеющего заданную структуру кристаллической решетки. Измерения свойств этого материала, которые были проведены позже экспериментальным путем, подтвердили расчетное значение критической температуры этого сверхпроводника и исключительную твердость этого материала.
"Успешный синтез сверхпроводящего материала демонстрирует то, что нам потребуется с помощью компьютера пересмотреть все имеющиеся у нас данные. Вполне вероятно, что мы сможем найти "жемчужины" сверхпроводимости в тех местах, которые общепринято признаны малоперспективными" - рассказывает Алексей Колмогоров, - "Теперь мы собираемся попробовать изменить структуру рассчитанного на компьютере материала, что сможет повысить порог его критической температуры".
