Forskare från Ural Federal University (UrFU) tillsammans med sina kollegor från Lomonosov Moscow State University, har upptäckt en matematisk metod för att beräkna temperaturen vid vilken enväggiga kolnanorör blev superledare och utvecklat ett sätt att öka den, därmed öppnas nya möjligheter för tillämpning av supraledande material. Verket publicerades i Kol tidning.

Superledande material som kan leda elektricitet utan motstånd används i cyklotroner, magnetiska tåg, kraftledningar och supersensitiva magnetometrar (enheter som används för att mäta jordens magnetfält). Fortfarande, huvudfrågan med supraledning är att den uttrycks vid temperaturer något över absolut noll (-273 ° C). Om ett material är supraledande runt -70 ° C, det siktar på rekord. Ledaren bland alla material är svavelväte fryst under otroligt tryck -det blir en superledare vid -70 ° C.

"Superledning i rumstemperatur är mänsklighetens dröm. Till exempel, din mobiltelefon behöver inte laddas längre, och el kan gå för alltid, "säger Dr Chi Ho Wong, en postdoc vid Ural Federal University och en medförfattare till verket.

Kolets förmåga att bilda platt, en-atom-tjocka grafenark (separata grafitlager) har lockat forskarnas uppmärksamhet. Att rulla ett sådant ark för att göra ett rör ger en annan intressant struktur-ett enväggigt kolnanorör (SWCNT). Dessa strukturer är mycket dragdragna, bryta ljus på ett ovanligt sätt, och kan användas inom många områden från elektronik till biomedicin. Atomer som sätts in i väggarna i sådana rör kan förändra deras egenskaper, inklusive konduktivitet. Det kan bero på orienteringen av hexagoner som bildar kolskiktet, på fyllningen av röret, eller på ytterligare insatta eller fästa atomer av andra element.

Enväggiga kolnanorör studeras aktivt som potentiella supraledare. Dock, deras diameter motsvarar endast 4 ångström (fyra tiondelar av en nanometer), därför är de nära 1-D-material. Vid temperaturer nära absolut noll, så kallade Cooper-par elektroner bildas inom dem. I avsaknad av krökning, Cooper -par bildas inte, och ingen supraledning observeras.

"Vår uppgift var att ändra 1-D-strukturen för att öka temperaturen på supraledande övergång, "säger Anatoly Zatsepin, chef för ett vetenskapligt forskningslaboratorium vid Institute of Physics and Technology, UrFU. "Det visade sig att om du staplar upp SWCNT:er, Cooper -par stabiliseras, och en superledare bildas. "Ändå, även sådana högar kräver ganska låga temperaturer för att uppvisa supraledande egenskaper - bara 15 grader över absolut noll.

Fysiker hittade en lösning för detta problem. De lade till en en-atom-bred kol "tråd" inuti en SWCNT. Själva kedjan bildar inte bindningar med rörets atomer, men det får röret att ändra sin egen geometri och flex.

När teamet från UrFU ändrade formen på den interna kolkedjan från rak till sicksackliknande, de lyckades öka temperaturen för supraledningsövergången med 45 grader. För att uppnå bästa effekt, zigzags vinklar beräknades matematiskt, och förutsägelserna visade sig stämma.