Сверхпроводящие материалы и новый исследовательский подход

Сверхпроводящие материалы и новый исследовательский подход

Исследовательская группа Университета NIMS-Ehime, применяя методы информатики материалов (ИМ), обнаружила новые объекты, способные демонстрировать эффект сверхпроводимости в условиях высоких давлений. Экспериментальное исследование показало, что методика ИМ позволяет эффективно исследовать новые сверхпроводящие структуры. Таким образом, подходы ИМ успешно применимы для разработки различных функциональных объектов, включая сверхпроводники.

Традиционные поиски и новый подход

Сверхпроводящие материалы из тех, что обеспечивают передачу электроэнергии на большие расстояния, без потери энергии и при отсутствии электрического сопротивления, считаются ключевой технологией решения экологических и энергетических проблем.

Традиционный подход исследователей, находящихся в поисках новых сверхпроводящих структур или нечто подобного, всегда заключался в поисках по уже опубликованной информации о главных свойствах, таких как:

  • кристаллические формирования,
  • валентные числа,
  • другие показатели.

Свою роль играли также интуиция и наработанный опыт учёных. Однако такой подход, как правило, требует массу времени. Методика обходится дорого и выглядит крайне сложной, поскольку требует обширного, исчерпывающего синтеза соответствующих материалов.

Исследовательская группа Университета NIMS-Ehime решила изменить ситуацию – обратившись к базе данных «AtomWork», где содержится более 100000 записей о неорганических кристаллических структурах.

Принцип изыскания подходящих объектов

Изначально специалисты выбрали около 1500 групп потенциальных кандидатов, чьи электронные состояния доступно определить путём расчета. Затем учёные сократили этот список до 27 объектов, обладающих подходящими свойствами сверхпроводящих структур.

Фактически таким подходом специалисты выполнили вычисления электронного состояния искомых объектов. Из оставшихся 27 экземпляров были выбраны два наиболее привлекательных объекта:

  1. SnBi2Se4
  2. PbBi2Te4

Основным критерием выбора для учёных стал фактор легкого синтеза.

Наконец, исследовательская группа синтезировала оба объекта, а в конечном итоге подтвердился факт сверхпроводимости материалов при высоких давлениях. Тестирование выполняли с помощью прибора измерения удельного электрического сопротивления.

Исследовательской группе также удалось обнаружить, что температуры сверхпроводящих переходов полученных материалов увеличиваются с ростом давления.

Этот, основанный на технических данных научный подход, полностью отличается от принятой методики. Таким способом удаётся точно идентифицировать и эффективно воспроизводить сверхпроводящие материалы.

Эксперименты показали, как изыскивать новые материалы, обладающие выраженными термоэлектрическими свойствами дополнительно к свойствам сверхпроводимости. Методика видится успешно применимой к разработке различных функциональных материалов, включая сверхпроводники.


При помощи информации: NIMS