Российские физики предсказали появление сверхпроводимости при комнатной температуре

Группа российских физиков-теоретиков, работающих в Санкт-Петербургском государственном университете, а также университетах Лондона и Саутгемптона (Великобритания), предсказала, что реализовать сверхпроводимость при комнатной температуре помогут свет и алюминий.

Результаты исследования, которое даст возможность создать электромоторы нового поколения и квантовые компьютеры, опубликованы в престижном научном журнале Physical Review Letters.

Сверхмощные электромоторы, искусственная невесомость, полноценный квантовый компьютер и многие другие «чудеса» станут возможны, когда будут придуманы материалы, обладающие нулевым электрическим сопротивлением (сверхпроводимостью тока) при условиях, комфортных для деятельности человека. Именно тогда сбудется мечта ученых и бизнесменов: по сверхпроводящим линиям электропередач можно будет без потерь доставлять энергию в любую точку Земли.

Коллектив руководителя лаборатории оптики спина имени И. Н. Уральцева СПбГУ профессора Алексея Кавокина предложил дизайн многослойной кристаллической структуры, электрическое сопротивление которой должно обратиться в ноль при облучении лазером.

До сих пор состояния сверхпроводимости невозможно было достичь выше чем при минус 70 градусах Цельсия, а новый метод позволит существенно повысить эту температуру.

Идея светоиндуцированной, то есть появляющейся при наличии света, сверхпроводимости впервые была высказана Алексеем Кавокиным, Иваном Шелых (Университет ИТМО и Университет Исландии) и Фабрисом Лосси (Российский квантовый центр и Университет Уолверхемптона, Великобритания) в 2010 году. Тогда серия их работ о связи сверхпроводимости и конденсата поляритонов — квазичастиц жидкого света — вызвала широкий отклик в научном сообществе.

В 2016 году теоретические исследования на эту тему опубликовали научные группы из Гарварда (США) и Цюрихской политехнической школы (Швейцария). В том же году появились и первые экспериментальные данные о светоиндуцированной сверхпроводимости. Результаты опытов, проведенных группой Андреа Каваллери (Германия), были опубликованы в журнале Nature.

Сверхпроводимость в гибридной системе Ферми - Бозе
Сверхпроводимость в гибридной системе Ферми - Бозе

Новая работа российских ученых добавляет к теории сверхпроводимости ключевой элемент: выяснилось, что самыми перспективными для реализации светоиндуцированной сверхпроводимости являются структуры, содержащие давно изученные сверхпроводящие металлы, например, алюминий. При освещении лазерным светом слой алюминия, граничащий с полупроводниковой структурой специального дизайна, должен стать сверхпроводником при гораздо более высокой температуре — возможно, близкой к комнатной.

Группа Алексея Кавокина продолжает свою работу, планируя получить экспериментальное подтверждение предложенной теории.