Учени от германския институт „Макс Планк“ постигнаха сериозен пробив в изследването на свръхпроводниците – материали, които могат да пренасят електричество без съпротивление и загуба на енергия. Използвайки ултракратки електрически импулси, изследователите успяха да надхвърлят повече от два пъти обичайната граница на електрическия ток, при която един от изследваните материали губи свръхпроводящите си свойства.

Резултатите са публикувани в научното списание Nature Physics и могат да променят начина, по който се изследват и използват свръхпроводящите материали, съобщава Kaldata.

Свръхпроводниците вече намират приложение в редица високотехнологични устройства – от магнитно-резонансни томографи и ускорители на частици до влакове с магнитна левитация. Основното им предимство е способността да провеждат електричество практически без енергийни загуби. За целта обаче обикновено трябва да бъдат охлаждани до изключително ниски температури.

Съществува и друг проблем. Когато електрическият ток стане прекалено силен, материалът може да загуби свръхпроводимостта си. Това ограничава възможностите за използването му в по-мощни електрически системи.

Екипът, ръководен от физика Ерин Уанг, успява да заобиколи част от тези ограничения чрез технология, която използва електрически импулси с продължителност само няколко пикосекунди. Една пикосекунда е една трилионна част от секундата.

Тези импулси са толкова кратки, че изпреварват движението на микроскопичните магнитни вихри в материала, които при обикновени условия предизвикват електрическо съпротивление и нагряване.

Резултатът е впечатляващ – при експеримент с ниобиев нитрид учените достигат плътност на тока около 2,2 пъти по-висока от обичайния критичен праг, преди свръхпроводимостта да изчезне.

По този начин изследователите успяват да достигнат до фундаменталната граница на материала – момента, в който електронните двойки, осигуряващи свръхпроводимостта, започват да се разпадат.

Учените тестват и друг материал – свръхпроводник на базата на итрий, барий и мед. При него установяват различно поведение: вместо да изчезне рязко, свръхпроводимостта отслабва постепенно с увеличаването на тока.

Тези различия дават нова информация за квантовите механизми, които определят поведението на свръхпроводниците.

Откритието може да има значение за разработването на бъдещи електронни компоненти, магнитни устройства и електрически системи, способни да работят при по-високи натоварвания.

Предстоят обаче допълнителни изследвания. Засега резултатите са постигнати с изключително кратки импулси в лабораторни условия, а не при непрекъснат пренос на електричество. Следващата задача пред учените е да установят как новият метод може да бъде приложен при по-широк кръг материали и в реални технологии.