Глава 189 Шокирующие научные сообщества
Железоселен (FeSe), являясь самым простым типом сверхпроводника на основе железа, может проявлять различные сверхпроводящие свойства в зависимости от методов приготовления и синтеза.
Например, при нормальном давлении оно становится сверхпроводящим только при температурах ниже 8 К. Но путем встраивания или закалки под высоким давлением его критическая температура сверхпроводимости может резко увеличиться до 38 К. Если сочетать встраивание и закалку под высоким давлением, то критическая температура сверхпроводимости может подняться до 48 К.
Затем ученые обнаружили, что монокристаллические пленки FeSe, выращенные на SrTiO3, обладают сверхпроводимостью с критической температурой 70 К и даже превышающей 100 К.
Как и прежде, Сяо И занимался в лаборатории академика Пан Чэна исследованиями однослойных сверхпроводников FeSe/SrTiO3 и их механизмов.
Это исследование заставило его обратить внимание на материал FeSe.
Конечно, самое главное — этот материал достаточно прост: он состоит всего из двух элементов, в отличие от других высокотемпературных сверхпроводников, например, иттрий-бариево-меди-кислородного, которое имеет четыре элемента.
После столь длительного периода исследований и экспериментов Сяо И наконец-то в ходе непрерывных попыток нашел наиболее совершенную форму сверхпроводящего FeSe.
— В отличие от обычного метода синтеза, при котором получается FeSe с структурой PbO, в случае FeSe с шестигранной плотной упаковкой взаимодействие электронов и спина более сильное, что позволяет ему достичь сверхпроводящего состояния при температуре 92 К.
— Это при условии добавления серебра, которое ослабляет взаимодействие электронов и спинов. В противном случае критическая температура сверхпроводимости могла бы быть повышена выше 110 K.
— Но это того стоит.
Глядя на эту металлическую проволоку в руке, Сяо И слегка улыбнулся.
Критическая температура сверхпроводимости выше 77 кельвинов вполне достаточна, ведь жидкий азот имеет температуру 77 кельвинов. Более высокие температуры считаются избыточными. 92 кельвина по сравнению с 77 — всего на 15 кельвинов больше, что является хорошим запасом как с точки зрения эксперимента, так и с точки зрения промышленности.
Добавление серебра может повысить механическую прочность и обрабатываемость этого сверхпроводника, компенсируя хрупкость, свойственную структуре кубической плотной упаковки.
Структура кубической плотной упаковки, также называемая HCP-структурой, такая же, как у магния. Магний, как известно, очень хрупкий: в сети даже есть видео, где люди специально раздавливают металлический магний для снятия стресса.
Добавление серебра меняет эту хрупкость, увеличивая количество систем скольжения и придавая материалу способность к пластической деформации.
Это настоящее совершенство.
В данный момент Сяо И, будучи без сознания, активировал эффект «Мастерство материалов». Его зрение вошло в микроскопический мир этой металлической проволоки, где он постигал совершенство.
Конечно, в его сердце всё больше росло восхищение — «Мастерство материалов» действительно являлся сверхъестественным навыком.
Если бы не "Мастерство материалов", он бы не смог обнаружить структуру FeSe в таком виде.
Эм…
Но если учесть, что владение материалами – его собственная забота...
Если он открыл для себя "хаки" своим умением, то и этот сплав FeSe с серебром — тоже его собственные научные достижения!
Брат Сяо, что же нам делать дальше?
В это время из-за угла раздался голос Сюй Мин и его друзей.
Сяо И вышел из поля зрения, обратясь к Сюй Мин и его друзьям.
В это время Сюй Мин и его друзья смотрели на Сяо И, как на бога.
За этот месяц они словно под руководством Сяо И, словно с божественной помощью, синтезировали этот новый тип сверхпроводника.
Ну, нельзя сказать, что это было похоже на помощь свыше. Скорее, Сяо И был самим Богом, потому что каждый их шаг проходил под его руководством, словно он указывая им путь к успеху.
Это чувство было даже лучше, чем работать в лаборатории со старшей сестрой.
Ведь работая с их старшей сестрой, всегда был риск застрять на каком-либо вопросе очень долгое время, а следуя за Сяо И, они будто не знали, что такое неудача.
Теперь этот результат, который мог бы принести им Нобелевскую премию по физике, был в их руках. Их восторг просто не поддался контролю.
А услышав их вопрос, Сяо И просто улыбнулся и сказал:
— Конечно, опубликую статью.
— Но…
Он помял подбородок и сказал:
— В статье не нужно упоминать о методах приготовления, достаточно привести только результаты эксперимента.
Сюй Мин и его команда на мгновение застыли, а затем все кивнули, подтверждая своё понимание.
Если бы это был просто высокотемпературный сверхпроводник, его можно было бы без проблем опубликовать.
Но в случае с FeSe-сверхпроводником, который они синтезировали недавно, ситуация совершенно другая. Любой может увидеть, что если этот сверхпроводник удастся производить на массовом уровне, он станет единственным выбором на рынке сверхпроводников сегодня.
Независимо от того, сравнивать ли его с ниобий-титановым сплавом или иттрий-барий-меди-кислородным составом, этот новый FeSe-сверхпроводник обладает абсолютным преимуществом по комплексу свойств.
Если учитывать только экономические преимущества, его метод изготовления не подходит для публикации.
Даже патенты подавать не нужно, потому что из-за сложности производственного процесса его практически невозможно воспроизвести методом обратного проектирования.
Если учесть стратегическую ценность, то это ещё важнее, ведь в мире существует немало технологий, использующих сверхпроводники.
Например, ядерно-магнитный резонанс. В современных ЯМР-сканерах в основном используются низкотемпературные сверхпроводники, такие как ниобий-ванадий и ниобий-титан, а высокотемпературные сверхпроводники, например, иттрий-бариевый купрат, из-за некоторых дефектов в структуре и недостаточной критической магнитной прочности пока не применяются в ЯМР.
Но если судить по свойствам FeSe, то оно вполне может полностью заменить ниобий-титан и ниобий-ванадий как низкотемпературные сверхпроводники и стать основой суперпроводящей системы в ЯМР.
Возможно, воспользовавшись этим, они смогут помочь отечественным ЯМР-сканерам выйти на мировой рынок.
Кроме того, этот новый суперпроводник может быть использован во многих других сферах.
Не говоря уже о том, что он сможет способствовать важным научным проектам.
Квантовая информация — ещё один пример, как и реактор управляемого термоядерного синтеза EAST на научном острове в восточной части.
— Сейчас напишу!
Сюй Мин сказал.
Сяо И кивнул, считая, что дело поручено ему.
По его словам, первым автором статьи был он, а остальные, включая Сюй Мин, могли быть вторыми авторами.
Такой важный результат, что им удалось получить вторую авторство, уже неплохо.
Даже когда придет время выбирать лауреатов премии по естественным наукам, они тоже смогут подняться на сцену.
Сяо И, впрочем, не возражал бы взять их с собой.
Кроме того, мне нужно связаться с директором Бао и сообщить ему эту хорошую новость.
Сяо И слегка улыбнулся, ведь этот пыхтящий директор тогда поддержал его и выделил целых триста миллионов инвестиций. Теперь пора показать директору Бао, на что способны эти деньги.
— Ммм...
Даже если бы весь научный остров, включая эту землю, стоил всего этого, это было бы оправдано.
Он тут же достал телефон и позвонил директору Бао.
Телефон вскоре соединился, и с другой стороны раздался бодрый смех директора Бао:
— Профессор Сяо, сегодня вы каким-то образом нашли время позвонить мне?
— Это же дело, связанное с директором Бао! — ответил Сяо И и тоже рассмеялся:
— Ха-ха, не потревожил вас?
— Нет, нет. Что случилось? — сказал Бао Хэсинь.
Сяо И сказал:
— Хотел бы я попросить Директора Бао приехать в лабораторию на Научном острове, чтобы показать вам кое-что.
— О?" — сказал Бао Хэсинь, с улыбкой добавив: — Если это не что-нибудь удивительное, я лучше не буду тратить время."
Сяо И улыбнулся и сказал: — «Не волнуйтесь, вы точно не пожалеете о своём приезде».
Хорошо, я сейчас подойду.
Бао Хэсинь улыбнулся и сказал:
После этого они больше не говорили и положили трубку.
Положив телефон, Сяо И немного подумал и снова позвонил.
На этот раз он сообщил Пан Вэю.
Новый сверхпроводник FeSe, согласно их экспериментальным измерениям, также обладает очень хорошими квантово-коммуникационными характеристиками, например, высокой когерентностью и низким уровнем шума. Это — самый важный признак для сверхпроводников в сверхпроводящих квантовых компьютерах.
Поэтому можно предположить, что этот новый сверхпроводник также может принести огромные сюрпризы исследователям, таким как Пань Вэй, работающим над квантовыми компьютерами.
Через полчаса.
Что? 92 К — температура перехода в сверхпроводящее состояние? Даже критическая плотность тока достигает 10⁷ ампер, а критическая магнитная индукция по крайней мере 25 Тл?
А ещё изменили хрупкость самого FeSe? Хорошо ли он обрабатывается?
Ты уверен, что не шутишь?
Когда Бао Хэсинь прибыл в лабораторию на научном острове и взглянул на экспериментальный отчет, который Сяо И протянул ему, его глаза округлились от удивления. Он не мог поверить данным, указанным в отчёте.
А рядом Пан Вэй был просто поражён.
Это... это... это...
Время релаксации энергии находится в диапазоне 20-100 микросекунд, а время фазовой когерентности — в диапазоне 10-50 микросекунд… Это же когерентное время уровня чистого алюминия! Как это удалось сделать с этим высокотемпературным сверхпроводником?
Коэффициент качества также находится в диапазоне от 10⁵ до 10⁶. Степень потерь энергии и ослабления сигнала также настолько ничтожна!
А ещё эта особенность туннельного соединения... R*C примерно равно 1–10 Ом·фФ, это...
Он на мгновение не смог сдержаться и протянул руку, коснувшись головы, ощущая глубокое недоумение.
Это устройство… превосходит все суперпроводники из чистого алюминия или чистого niobium, которые они использовали ранее.
Это по сути самое лучшее суперпроводящее вещество для современных сверхпроводящих квантовых компьютеров!
Как же им это удалось…
Эти данные настолько хороши, что он чуть ли не подумал, что это подделка.
Взгляды шокированных людей упали на Сюй Мина и его друзей, наблюдавших рядом.
Они невольно рассмеялись.
Эти два больших начальника из школы, оказывается, тоже бывают растерянными.
И нам еще хуже!
Они совершенно забыли, как были потрясены в первый раз, увидев результаты эксперимента.
В конце концов, Бао Хэсинь и Пань Вэй одновременно посмотрели на стоящего рядом спокойного Сяо И, даже державшего в руках чашку с чаем, и спросили:
— Сяо И, где это?
Сяо И рассмеялся, потом поставил чашку на стол и сказал:
— Давай.
В конце концов он повел их в комнату для хранения образцов и достал оттуда новый образец FeSe, чтобы показать.
— Вы можете взять по два образца для эксперимента.
Два человека посмотрели на образцы в руках.
Отсутствие каких-либо защитных мер также свидетельствует о высокой стойкости материала к воздействию окружающей среды.
Просто говоря, оно прочное.
Сжал его, немного согнул — гибкость тоже отличная, совсем не похоже на материал с структурой HCP.
— Классно, — невольно восхитился Бао Хэсинь.
Он сам ориентируется на материал, слишком хорошо знает о достижениях Сяо И.
Пань Вэй тоже кивнул и сказал Сяо И:
— Спасибо, профессор Сяо, сейчас я сразу попробую.
— Кроме того, когда производство увеличится, сможете ли вы сначала предоставить нашей лаборатории партию?
Пань Вэй попросил.
Они хотели построить сверхпроводящую квантовую вычислительную машину; для этого им также понадобилось определённое количество сверхпроводников.
Сяо И улыбнулся и сказал:
— Конечно, без проблем.
— Хотя способ синтеза несколько сложен, процент годных изделий не вызывает беспокойства. Даже при масштабировании производства сложности не будут чрезмерными.
— Тогда всё отлично.
Пань Вэй кивнул.
Затем Бао Хэсинь и Пань Вэй, взяв образец, не задерживались и вернулись в свою лабораторию для проверки его природы.
Процесс проверки не занял много времени, и вскоре они пришли к единому выводу.
Этот новый сверхпроводник FeSe — самый совершенный сверхпроводник в мире на данный момент!
Результаты их экспериментов тут же разлетелись по всему миру.
Самый совершенный высокотемпературный сверхпроводник!
Какое потрясающее достижение!
Почти за один день новость о таком поразительном результате распространилась среди ведущих лабораторий лучших университетов страны. Многие из них направили заявки на получение образца для измерения в лабораторию научного острова.
Сяо И естественно не отказал ни одному из этих заявлений, ведь это всего лишь образцы.
Что касается вопросов о способе изготовления, никто больше не задавал их, ведь Сяо И уже ясно дал понять, что не будет раскрывать эту информацию.
Способ изготовления этого устройства, скорее всего, заслуживает статуса государственной тайны.
Но в первые несколько дней информация распространялась лишь в узком кругу и не получила широкой известности.
Только через три дня после того, как Сюй Мин закончил свою статью, они первым делом опубликовали её на arXiv.
Благодаря имени Сяо И эта статья моментально разлетелась по всему миру после публикации.
Внезапно весь научный мир вздрогнул.
…
— Синтезированный в лаборатории Сяо И новый суперпроводник FeSe способен ли он заменить самые распространенные суперпроводники сегодня?
— Самый совершенный на сегодняшний день суперпроводник в мире?
— Температура перехода в сверхпроводящее состояние — 92 К, критическая плотность тока — 10⁷ А/см², а критическая магнитная индукция — 27 Т.
— Невероятно!
— ...
В физике, материаловедении, химии, биологии и других областях эта новость потрясла всех.
Хотя ранее, благодаря теории XSC, появилось множество новых высокотемпературных сверхпроводников, они из-за различных недостатков не получили широкого признания.
Конечно, это не заставило людей потерять веру в теорию XSC, ведь настоящие весомые достижения никогда не боятся быть запоздавшими.
Но то, что всё это произошло так внезапно и оказалось практически безупречным, никто и представить себе не мог.
Пожалуй, единственное отличие этого суперпроводника от проводников комнатной температуры — в его применении.