Поделиться
Среди лидеров нобелевской гонки - и сверхпроводимость. Кстати, последние российские лауреаты Виталий Гинзбург и Алексей Абрикосов удостоились самой престижной в мире научной премии именно за работы в данной области. Сейчас здесь может произойти революционный прорыв.
Ученые давно пытаются заставить электрической ток бежать по проводам практически без сопротивления. Такой эффект наблюдался, но только если проводник поместить в жидкий гелий и охладить до температуры, близкой к абсолютному нулю по шкале Кельвина (-273 по Цельсию). Это очень дорого, а главное нетехнологично.
Но ученые не сдаются, пытаясь реализовать идею во многих лабораториях мира. Цель - найти достаточно простой, дешевый, а главное надежный способ охлаждения проводника. Здесь есть разные пути. Одним из них идет доктор химических наук, профессор химического факультета МГУ Андрей Шевельков.
- Мы используем известное из школьного курса явление термоэлектричества, - объясняет ученый. - Если соединить два разных металла и через этот "бутерброд" пропускать электрический ток в одном направлении, то место контакта металлов нагревается, а если в другом - охлаждается. Причина столь странного поведения в том, что каждый из металлов по-разному проводит ток. Один - лучше, другой - намного хуже.
Этот эффект уже работает в космосе, охлаждая бортовую аппаратуру. А в быту из таких охладителей состоит начинка портативных холодильников. Но замахнуться на сверхпроводимость такие охладители пока не в силах. Они не могут достичь необходимых низких температур. Хотя ученые комбинируют с самыми разными металлами в надежде наткнуться на желательное сочетание.
Шевельков пошел принципиально новым путем. Он создает термоэлектрики нового типа. Идея родилась случайно, когда ученый исследовал особые химические соединения - так называемые клатраты. Они состоят из двух компонентов: кристаллической решетки, играющей роль принимающей стороны, или "хозяина", и "гостя", который расселяется в ячейках хозяйской решетки. Кстати, клатраты существуют и в природе. Например, на дне океана происходят процессы внедрения молекул метана в кристаллическую решетку льда.
Андрей Шевельков так подбирает пары "хозяин-гость", чтобы они давали максимальный эффект охлаждения. Проблема в том, как совместить несовместимое. Ведь этот тандем должен одновременно хорошо проводить электрический ток и в то же время быть плохим проводником тепла.
Требуется немало мастерства и ухищрений, чтобы создать такие материалы. В ведущих странах этим занимаются всего несколько лабораторий, причем каждая держит свои фирменные приемы в строжайшем секрете. Но, судя по результатам, группа Шевелькова среди лидеров этого направления. Ей удалось создать полупроводник с аномально низкой теплопроводностью, в 2,5 раза меньше, чем у всех известных на сегодня в мире аналогов. Более того, разработанные российскими учеными материалы сохраняют свои свойства в широком интервале температур, начиная с 2,5 К. А значит, в перспективе могут заменить жидкий азот и открыть сверхпроводимости широкую дорогу для использования в промышленности.
По словам Шевелькова, повышение эффективности системы охлаждения в 4 раза могло бы в 200 раз увеличить эффективность работы компьютерного процессора. А в области медицины их использование позволило бы снизить стоимость пока еще очень дорогих томографов сразу в 3-4 раза.
Словом, не исключено, что создатели новой техники- претенденты еще на один "нобель" в области сверхпроводимости.