Des scientifiques de l'Université fédérale de l'Oural (UrFU) et leurs collègues de l'Université d'État Lomonossov de Moscou, ont découvert une méthode mathématique pour calculer la température à laquelle les nanotubes de carbone monoparoi sont devenus supraconducteurs et ont développé un moyen de l'augmenter, ouvrant ainsi de nouvelles perspectives pour l'application des matériaux supraconducteurs. L'ouvrage a été publié en Carbone journal.

Des matériaux supraconducteurs capables de conduire l'électricité sans résistance sont utilisés dans les cyclotrons, trains magnétiques, les lignes électriques et les magnétomètres super-sensibles (appareils utilisés pour mesurer le champ magnétique terrestre). Toujours, le principal problème de la supraconductivité est qu'elle s'exprime à des températures légèrement supérieures au zéro absolu (-273°C). Si un matériau est supraconducteur vers -70°C, il vise un record. Le leader parmi tous les matériaux est le sulfure d'hydrogène congelé sous une pression incroyable - il devient un supraconducteur à -70°C.

"La supraconductivité à température ambiante est le rêve de l'humanité. Par exemple, votre téléphone portable n'aurait plus besoin de se recharger, et l'électricité peut fonctionner éternellement, " dit le Dr Chi Ho Wong, un post-doctorant de l'Université fédérale de l'Oural et co-auteur de l'ouvrage.

La capacité du carbone à se former à plat, des feuilles de graphène d'une épaisseur d'un atome (couches de graphite séparées) ont attiré l'attention des scientifiques. Le laminage d'une telle feuille pour en faire un tube produit une autre structure intéressante :un nanotube de carbone à paroi unique (SWCNT). Ces structures sont très résistantes, réfracter la lumière d'une manière inhabituelle, et peut être utilisé dans de nombreux domaines, de l'électronique à la biomédecine. Les atomes insérés dans les parois de tels tubes peuvent changer leurs propriétés, y compris la conductivité. Cela peut dépendre de l'orientation des hexagones qui forment la couche de carbone, au remplissage du tube, ou sur des atomes supplémentaires insérés ou attachés d'autres éléments.

Les nanotubes de carbone à paroi unique sont activement étudiés en tant que futurs supraconducteurs. Cependant, leur diamètre n'est égal qu'à 4 angströms (quatre dixièmes de nanomètre), ils sont donc proches des matériaux 1-D. A des températures proches du zéro absolu, des paires d'électrons appelées Cooper se forment en leur sein. En l'absence de courbure, Les paires de Cooper ne se forment pas, et aucune supraconductivité n'est observée.

"Notre tâche était de changer la structure 1-D afin d'augmenter la température de transition supraconductrice, " dit Anatoly Zatsepin, le chef d'un laboratoire de recherche scientifique à l'Institut de physique et de technologie, UrFU. "Il s'est avéré que si vous empilez des SWCNT, Les paires de Cooper se stabilisent, et un supraconducteur est formé. même de telles piles nécessitent des températures assez basses pour présenter des propriétés supraconductrices, à seulement 15 degrés au-dessus du zéro absolu.

Les physiciens ont trouvé une solution à ce problème. Ils ont ajouté un "fil" de carbone d'un atome de large à l'intérieur d'un SWCNT. La chaîne elle-même ne forme pas de liaisons avec les atomes du tube, mais cela fait changer le tube de sa propre géométrie et de sa propre flexion.

Lorsque l'équipe d'UrFU a changé la forme de la chaîne carbonée interne de droite à zigzag, ils ont réussi à augmenter la température de transition de la supraconductivité de 45 degrés. Pour obtenir le meilleur effet, les angles des zigzags ont été calculés mathématiquement, et les prédictions se sont avérées exactes.