Некоторые вещества могут проводить электричество без сопротивления, но только при очень низких температурах. Ученые десятилетиями бьются над тем, чтобы создать материалы, сохраняющие это свойство при более высоких температурах, но пока безрезультатно.

Недавно исследователи из Венского технического университета обнаружили неожиданную связь между двумя, казалось бы, совершенно разными классами сверхпроводников — купратами и пниктидами. Оказалось, что минерал мурунскит сочетает в себе черты обоих.

Результаты опубликованы в издании Advanced Functional Materials.

Самое удивительное — в мурунските атомы меди и железа расположены хаотично, без четкого порядка. Но при этом магнитные свойства материала остаются упорядоченными даже при относительно высоких температурах (до –176 °C). Это похоже на поведение пниктидов. А электронные свойства напоминают купраты, где сверхпроводимость возникает несмотря на структурный беспорядок.

Суть процесса

• В обычных магнитах атомы должны быть выстроены строго упорядоченно, иначе магнитные свойства теряются.
• В мурунските железные атомы разбросаны случайным образом, но все равно образуют магнитные кластеры — островки порядка в море хаоса.

Профессор Невен Баришич объясняет:

Мурунскит — это своего рода недостающее звено между купратами и пниктидами. У него кристаллическая структура как у пниктидов, но электронные свойства ближе к купратам. А его магнитное поведение вообще уникально.

Это открытие доказывает, что магнитный порядок может возникать даже в условиях полного структурного хаоса. А значит, у ученых появился новый путь к поиску материалов с необычными свойствами — не только сверхпроводников, но и других перспективных соединений.

Это фундаментальное открытие, но оно может иметь практические последствия:

• Понимание механизмов сверхпроводимости — если удастся разгадать, как порядок рождается из хаоса, можно приблизиться к созданию сверхпроводников, работающих при комнатной температуре.
• Новые материалы — принцип «эмерджентного порядка» (когда система самоорганизуется без внешнего контроля) может быть применен в разработке сплавов с заданными магнитными свойствами.
• Электроника будущего — сверхпроводники без потерь энергии позволят создавать более мощные и компактные устройства.

Отметим, что мурунскит сам по себе не является сверхпроводником. Пока неясно, можно ли на его основе создать материал с практической сверхпроводимостью при высоких температурах. Кроме того, механизм формирования магнитных кластеров требует дополнительных исследований — возможно, это частный случай, а не универсальный принцип.

Ранее ученые сообщили о создании самого тонкого в мире сверхпроводника.