У допированного графита обнаружены свойства сверхпроводников

gr-images.jpg

Исследователи под руководством Пабло Эскинацци из Лейпцигского университета (ФРГ) заявили, что даже при температурах более 100 ˚C отдельные тонкие пластинки графита, смоченные в дистиллированной воде, демонстрировали магнитные свойства, характерные для высокотемпературных сверхпроводников.

По словам самого г-на Эскинацци, это заявление звучит как научная фантастика, однако отчет об исследовании уже опубликован в журнале Advanced Materials, которому сложно не верить.
 
Графит, напомним, состоит из отдельных слоев атомов углерода, выстроенных в шестиугольные решетки. Когда он допирован элементами, обеспечивающими ему дополнительные свободные электроны, он способен быть сверхпроводником. Если допирование осуществляется кальцием, то температура наступления сверхпроводимости составляет 11,5 К (менее -260 ˚C). Ранее уже высказывались предположения о том, что при обеспечении большего притока свободных электронов можно добиться и 60 К.
 
Зависимость сохранения магнитного момента допированного водой графита при различных фиксированных температурах. (Здесь и ниже графики T. Scheike et al.)
Однако проверка этой идеи группой г-на Эскинацци принесла экстраординарные результаты. 100 мг графитного порошка, состоящего из микропластинок длиной в миллиметр и толщиной в десятки нанометров, были помещены в 20 мл дистиллированной воды; после 24 часов перемешивания графитовый порошок был отфильтрован и высушен при 100 ˚C. А теперь внимание: помещенный в магнитное поле допированный водой графит оставался слегка намагниченным после удаления магнитного внешнего поля.
 
Графит продемонстрировал резкие фазовые переходы магнитного поля, характерные для высокотемпературных сверхпроводников, причем для температур буквально в сотни кельвинов - точнее, до 400 К (примерно 130 ˚C). Более того, магнитные свойства, характерные для сверхпроводников, наблюдались вплоть до 500 К (!) (почти 230 ˚C), однако затем графитовые микроструктуры начинались разрушаться, и дальнейшее наблюдение эффекта было затруднено.
 
Хотя систематические измерения намагниченности проводились лишь до 400 К, само явление регистрировалось и при 500 К.
 
Конечно, в силу структуры графитовых микрогранул, использованных в эксперименте, продемонстрировать на них нулевое электрическое сопротивление не удалось. Дело в том, что допирование атомами водорода при вымачивании микрогранул в воде могло идти лишь по их поверхности, а потому только она демонстрировала вихри Джозефсона, характеризующие высокотемпературные сверхпроводники. Поскольку поверхности гранул не образуют структуру, которая распространяется на весь материал, пропустить через него ток с нулевым сопротивлением не было никакой возможности.
 
Чтобы образовать такую структуру, исследователи пробовали смять порошок, состоящий из микрогранул, в плотные шарики, однако магнитные признаки сверхпроводимости при этом исчезали, что, по всей видимости, связано с тем, что допированные поверхности микрогранул перемешивались при сжатии с недопированными внутренними слоями. Также не удалось показать, что остаточная намагниченность отсутствует внутри микрогранул - что обязательно для сверхпроводника. Однако, если поставленный эксперимент окажется устойчиво воспроизводимым (что ранее не всегда удавалось для высокотемпературных проводников), то он как минимум серьезно изменит наши взгляды на условия, при которых возможна сверхпроводимость.
Компьюлента