Они могут найти применение в научно-исследовательских работах в области физики, медицинской визуализации и высокопроизводительной электронике. (Медицинская визуализация (Medical imaging) - это раздел медицинской диагностики, который занимается неинвазивным (без оперативного вмешательства) исследованием организма человека с помощью физических методов, с целью визуализации (получения изображения) внутренних структур (органов и тканей) тела человека. Для этого могут использоваться звуковые волны, электромагнитное излучение различных диапазонов, постоянное и переменное электромагнитные поля, элементарные частицы, излучаемые радиоактивными изотопами).
Во время перемещения по интегральной схеме электроны регулярно рассеиваются на дефектах кристаллической решетки материала проводника и, конечно, отклоняются от курса, создавая электрическое сопротивление и высвобождая избыточную энергию в виде тепла. Выделение тепла создает большие неудобства для разработчиков и конечных пользователей электроники. Но его невозможно избежать при использовании проводящих материалов, находящихся сейчас в нашем распоряжении.
Сверхпроводящие материалы могут пропускать электрический ток без электрического сопротивления и используются в специализированных областях таких, как магниторезонансная томография, поезда на магнитной подушке и ускорители частиц. Основанная на использовании сверхпроводящих материалов электроника может быть чрезвычайно эффективной, поскольку в эксплуатации не выделяет большого количества паразитного тепла.
Но фактически такие сверхпроводящие материалы могут работать только при температурах, близких к абсолютному нулю, что делает их практически не применимыми. Тридцать лет тому назад был открыт новый класс так называемых "высокотемпературных сверхпроводников". Хотя это наименование может вводить в заблуждение, поскольку они по-прежнему проявляют свойства сверхпроводимости при довольно низких температурах, ниже 135 градусов Кельвина (или минус 138,15 градусов Цельсия), что по-прежнему делает их практически непригодными для использования в электронике.
Группа исследователей Южно-Калифорнийского университета во главе с профессором Виталием Кресиным (Vitaly Kresin) недавно открыла возможности создания другого семейства сверхпроводников, которые работают при сравнительно высоких температурах. В частности, они обнаружили, что в то время как одиночный атом алюминия приобретает свойства сверхпроводимости при очень низкой температуре (около 1 градуса по Кельвину или минус 272, 15 градуса по Цельсию), то так называемый "суператом" алюминия (кластер из обычно расположенных атомов, который ведет себя как одиночный атом) приобретает свойства сверхпроводимости при более высоких температурах, около 100 градусов по Кельвину (минус 173,15 градуса по Цельсию) .
Сверхпроводимость возникает тогда, когда так называемая устойчивая Куперовская электронная пара образуется внутри материала проводника. Такие пары электронов слабо притягиваются друг к другу и активизируют механизм, посредством которого электроны не отклоняются от своего курса и, следовательно, теряют тепло при попадании на дефекты кристаллической решетки материала проводника.
Профессор Виталий Кресин и его группа исследователей создали ряд суператомов, в которых насчитывалось от 32 до 95 атомов алюминия. В суператомах, насчитывающих по 37, 44, 66 и 68 атомов, уже при температуре в 100 градусов Кельвина начались процессы формирования устойчивых Куперовских электронных пар, которые и превращают материал в сверхпроводник.
Исследователи предполагают, что создание суператомов различных металлов может привести к открытию подобных сверхпроводников, которые работают при относительно высоких температурах. В то время, как температурный порог для алюминиевых суператомов был 100 градусов по Кельвину , то, возможно, суператомы других металлов будут приобретать свойства сверхпроводимости при более высоких температурах. Будем надеяться, что это открытие будет сделано.
По словам Виктора Кресина, "Сто градусов по Кельвину не может быть верхним температурным пределом для сверхпроводимости в металлах. Это может быть только началом". Если один из таких материалов будет проявлять свойства сверхпроводимости при комнатной температуре, возможно, это окажет огромное влияние на мир электроники. Просто назовем несколько из возможных применений: передача энергии, рентгенография, компьютерная техника и другие.
