Новые горизонты сверхпроводимости
Международный коллектив под руководством профессора Владимира Фомина из Томского политехнического университета совершил прорыв в исследовании сверхпроводников. Ученые выявили, что необычные свойства ниобия проявляются при изменении формы материала — сверхтонкая пластинка, преобразованная в микроскопическую трубку, демонстрирует уникальное поведение. Работа проводилась совместно с Институтом интегративных нанонаук Дрезденского института физики твердого тела и материаловедения.
Преобразование форм — ключ к управлению свойствами
Эксперименты показали: трубки диаметром менее микрона (в 100 раз тоньше человеческого волоса) кардинально меняют характеристики материала. «Сворачивание структуры позволяет открывать ранее недоступные режимы работы сверхпроводников», — поясняет Роман Резаев, доцент ТПУ. Отличительной чертой таких самоорганизованных структур стало неожиданное восстановление сверхпроводимости при увеличении магнитного поля — эффект, невозможный в плоских образцах.
Цифровые технологии в науке
Для моделирования использовалась специальная компьютерная платформа, а расчеты выполнялись на суперкомпьютере Дрезденского технического университета. Соавтор исследования Екатерина Смирнова отметила: «Симуляция помогла выявить резкие скачки напряжения в ниобиевых трубках, связанные с динамикой «сверхпроводящих островков».
Технологический прорыв Оливера Шмидта
Создание микротрубок стало возможным благодаря методикам, разработанным под руководством профессора Оливера Шмидта. Несмотря на сложность производства, ученые смогли вырастить структуры с контролируемыми параметрами. Это открывает перспективы для проектирования материалов с заданными характеристиками.
Обратимость процессов — новое слово в физике
В отличие от плоских аналогов, где потеря сверхпроводимости необратима, свернутые структуры демонстрируют удивительную стабильность. «При повышении магнитного поля «островки» сопротивления исчезают, возвращая материалу сверхпроводящее состояние», — подчеркивает Роман Резаев. Это явление существенно расширяет потенциал применения ниобия в квантовых вычислениях и энергетике.
Перспективы практического применения
Следующий этап — экспериментальная проверка смоделированных данных. Полученные результаты уже сейчас позволяют рассматривать микротрубки как перспективные элементы для термоядерных реакторов типа ITER и квантовых процессоров. Объединение численного моделирования с экспериментами ускоряет разработку инновационных материалов будущего.
Источник: scientificrussia.ru
