Современная электроника №5/2024

ВОПРОСЫ ТЕОРИИ 49 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА • № 5 / 2024 авторы этой статьи, повышение дав - ления позволяет уплотнить слоистую структуру сверхпроводника и увели - чить количество проводящих щелей на единицу объёма [22]. В 1994 году для модифицированного соединения HgBaCaCuO была достиг - нута критическая температура 164 К при внешнем давлении 45 ГПа [23]. В 2005 году авторский коллектив под руководством Е.В. Антипова опубли - ковал статью, в которой описывались результаты экспериментов зависимости критической температуры от давления во фторированных образцах керамики HgBa 2 Ca 2 Cu 3 O 8+δ (Hg-1223) с различным содержанием F. Эффект сверхпроводи - мости был обнаружен при критической температуре 166 К, при давлении 23 ГПа, во фторированном образце Hg-1223 с оптимальным уровнем легирования [24]. Обзор всех опубликованных работ, связанных с поиском новых сверхпро - водящих материалов на основе купра - тов, не входит в планы этой статьи. Значительных достижений в преодо - лении новых температурных барьеров не было. Тем не менее нужно отметить, что сверхпроводники на базе купратов широко используются в настоящее время в сверхпроводящих проводах, которые, имея нулевое сопротивле - ние, могут передавать электроэнергию с минимальными потерями мощности. Пример конструкции высокотемпера - турного сверхпроводящего кабеля фир - мы Nexans показан на рис. 6 [25]. Керамический ВТСП-сверхпроводник нанесён на несущую металлическую основу. Каждая из магистральных фаз отделена от соседних с помощью сверх - надёжных изоляторов. Стальная герме - тичная оболочка обеспечивает двухкон - турную циркуляцию жидкого азота внутри кабеля. Такой сверхпроводящий кабель может сочетать небольшой диаметр и исключительную мощность, обеспечи - вая токи от 3500 А и напряжения до 1500 В постоянного тока. Линии электропередач со сверхпро - водящими кабелями сегодня успешно используются, например, в метрополи - тене Парижа [26], в эксперименталь - ных воздушных линиях Шанхая [27], в Москве на опытно-промышленной эксплуатационной подстанции 110 кВ «Динамо» [28]. Интересно выглядит китайский проект гибридной линии на основе сверхпроводящего провода, в каче - стве хладагента в котором использу - ется сжиженный природный газ [29]. При этом конструкция выполняет две функции – газопровода и сверхпрово - дящей линии. Более подробную информацию о сверхпроводимости в купратах мож - но найти в обзорной статье [30]. Отсутствие явных успехов в исследо - ваниях заставило большинство экспер - тов считать, что идея сверхпроводников на базе купратов, с рассмотренными выше структурами и составом, исчерпа - ла себя, и нужно искать какие-то новые соединения. Сверхпроводники на основе гидридов В начале 2000-х было известно, что такие газы, как, например, метан (CH 4 ), могут металлизироваться при сверхвы - соких давлениях и низких температу - рах [31, 32]. Эти факты натолкнули учёных на мысль о том, что можно попробовать искать эффект сверхпроводимости при высоких температурах, используя раз - личные гидриды. В 2015 году объединённый коллек - тив учёных из института Макса Планка (Max-Planck-Institut, Mainz, Germany) и института неорганической и аналити - ческой химии Майнцского университе - та имени Иоганна Гутенберга (Institute of Inorganic and Analytical Chemistry, Johannes Gutenberg-University Mainz), под руководством Александра Дроз - дова и Михаила Еремца, обнаружил рекордно высокую критическую тем - пературу сверхпроводимости 203 К при сжатии образцов гидрида серы до дав - лений 150 ГПа (около полутора милли - онов атмосфер) [33]. Команда Дроздова и Еремец устано - вила, что гидрид серы резко начина - ет терять электрическое сопротивле - ние при давлении порядка 100 ГПа. Измерения сопротивления и магнит - ной восприимчивости показали резкий переход из диамагнитного состояния в парамагнитное и выраженный гисте - резис, указывающий на сверхпроводи - мость II рода. Дальнейшее увеличение давления выявило резкий рост критической температуры, которая достигает сво - его максимума Т кр = 203,5 К (−70°C) при давлении 150 ГПа. Полученные спектры комбинационного рассеяния при давлениях выше 80 ГПа показали возникновение новой фазы, соответ - ствующей металлическому состоянию гидрида серы, которая сохранялась до 150 ГПа. Важно то, что при этих усло - виях возникала стабильная фаза сое - динения серы и водорода, химическая формула которого ближе к H 3 S. В связи с разоблачением фальсифи - кации Диаса, который также экспери - ментировал в этом направлении, поя - вились сомнения в перспективности исследований сверхпроводимости в гидридах вообще. Поэтому для того, чтобы понять, как были получены революционные результаты группы Дроздова – Еремца и насколько они справедливы, необхо - димо немного подробнее остановиться на описании их эксперимента. Структурная схема установки, используемой в этой работе, показа - на на рис. 7. Основу экспериментальной установ - ки составляет так называемая «diamond anvil cell – DAC» (алмазная наковальня – АН), включающая два алмаза кони - ческой формы с наконечниками диа - Жидкий азот Жидкий азот Фаза А Фаза В Фаза С Изоляция Нейтраль Криостат