В ново изследване учените обясняват как един минерал, открит в природата, е нещо повече от типичен свръхпроводник. Миаситът е сив метален минерал, съставен от родий и сяра, и както обяснява Science Alert, през 2010 г. е идентифициран като обикновен свръхпроводник. Но сега миаситът е преминал различни странни тестове, които показват, че той е и "неконвенционален" свръхпроводник - присъединявайки се към малка група, която досега включваше само лабораторно създадени материали. Това изследване е публикувано в списание Communications Materials и за да разберем какво означава всичко това, първо трябва да разберем конвенционалните свръхпроводници.

В обикновен материал, който провежда електричество, движещите се електрони преминават през местата, където имат място за това. Но тези пътища не са огромни или перфектни, така че електроните изпитват съпротивление. Проводниците често се организират според това какво съпротивление създават - по-малкото съпротивление е по-добро. Някои продукти, като например нагревателни възглавнички, умишлено използват съпротивление, защото електроните отлагат повече от енергията си в структурата, когато се "заклещят".

От друга страна, свръхпроводимостта е състояние, при което електрическото съпротивление в твърд материал пада до нула. Тя е открита за пръв път през 1911 г. от холандския учен Хайке Камерлинг Онс и неговите ученици и оттогава учените теоретизират за различни видове или за потенциала за различни видове.

Типичният свръхпроводим материал постига свръхпроводимост само при изключително ниски температури и обикновено при високо налягане. Това е така, защото основната теория, която обяснява свръхпроводниците, наречена теория на Бардийн-Купър-Шрифер (BCS), разчита на специални двойки електрони, които се държат при ниска температура в състояние на материята, наречено кондензат на Бозе-Айнщайн (BEC). Високотемпературният BEC е също толкова търсен, колкото и високотемпературният свръхпроводник, тъй като охлаждането на всичко, което е близко до абсолютната нула, е скъпо като оборудване и енергия.

Неконвенционални свръхпроводници са всички свръхпроводящи материали, които не отговарят на това, което знаем за теорията на BCS. Но тестването на материали за неконвенционални свръхпроводници включваше изработването им в лаборатория и след това поставянето им при температури, близки до абсолютната нула. Това дълго време беше невъзможно.

През 1978 г. немският физик Франк Стеглих открива в лабораторията си първия неконвенционален свръхпроводник, направен от церий, мед и силиций. Този "тежък фермионен" свръхпроводник не отговаря на теорията на BCS, така че неговата свръхпроводимост идва от нещо друго. Други неконвенционални типове свръхпроводници включват купрати (специфични материали, съдържащи мед) и феропниктиди (желязо с азот, бисмут или други елементи от група 15).

Но както се обяснява в новия документ, всички тези материали "са продукти на синтетичната химия на твърдото тяло и не се срещат в природата. Нашата работа установява, че Rh17S15 е уникален член на неконвенционалните свръхпроводници, тъй като е единственият пример, който се среща като естествен минерал". Родият е "крехък свръхпроводник" сам по себе си и в редица лабораторно създадени съединения. Сярата също се намира в свръхпроводящия сероводород - газ, който никога не би се открил в твърда минерална форма в природата, освен ако тази природа не е дълбоко в Уран.

Лабораторно произведеният миасит преминава всички тестове за свръхпроводник, обяснява Дейвид Нийлд от Science Alert. "За установяване на неконвенционалната свръхпроводимост бяха използвани три различни теста, включително Лондонският тест за дълбочина на проникване, който измерва реакцията на материала към слабо магнитно поле. Друг тест включваше създаването на дефекти в материала, които могат да повлияят на температурата, при която той става свръхпроводник." Те изследваха също така естеството и количеството на енергийните празнини в материала, тъй като именно това специално качество дава възможност за свръхпроводимост. Когато материалът се охлади достатъчно, енергийният му диапазон се променя до такъв, в който електроните могат да се обменят свободно без съпротивление.

Миаситът е първият естествен минерал, който показва нетрадиционна свръхпроводимост, но изследователите обясняват, че той се присъединява към интересна категория естествени свръхпроводници: ковелитът, някои метеорити, паркеритът, паладзеитът и самият миасит са традиционни свръхпроводници, направени в лаборатория, които имат естествени аналози. Тази статия изследва нетрадиционните качества на миасита в допълнение към традиционните му качества - говорим за свръхнадежден продукт.

Въпреки че миаситът се среща в природата, не е вероятно някой естествен образец да е свръхпроводим. Този крехък минерал обикновено се открива като включване, подобно на шоколадовите парченца в тестото за бисквити на друг минерал. Някои от находищата вероятно датират от времето непосредствено след раждането на Слънчевата система - преди 4.45 милиарда години - и оттогава те се въртят в земната смес. Да, учените са тествали лабораторната си проба в неорганизирано състояние, но този процес е много подреден в сравнение с милиардите години опит в реалния свят.

Но сега всеки, който разполага с проба от миасит, има в ръцете си потенциален неконвенционален свръхпроводник.

Снимка: Unsplash

Виж още: Предупрежденията за борба с пиратството всъщност могат да предизвикат повече пиратство