Ñëàáàÿ ñâåðõïðîâîäèìîñòü - êëþ÷ ê ïîíèìàíèþ ïðèðîäû âûñîêîòåìïåðàòóðíîé ñâåðõïðîâîäèìîñòè

Петров М.И., Балаев Д.А., Шайхутдинов К.А., Оспищев С.В.

Недавнее открытие высокотемпературной сверхпроводимости (далее для краткости ВТСП) - это подарок физики века уходящего технологиям века грядущего. Хотя сверхпроводимость известна с 1911 года, применимость ее сдерживалась необходимостью охлаждать сверхпроводник жидким гелием (Т=-269°С). Устройствам же из ВТСП достаточно жидкого азота (Т = 196°С), а это в 100 - 1000 раз дешевле. Кроме того, гелий редкий газ (его много лишь на Солнце), а азота у нас - неисчерпаемые ресурсы (почти 80% земной атмосферы - это азот). Казалось бы, коль скоро криогенный барьер преодолен, ВТСП уже должны были занять достойное место в энергетике, транспорте, медицине, электронике и т. д. Уникальные свойства сверхпроводников позволили бы добавить приставку "сверх" к этим терминам. Но есть немало причин, отодвигающих дату массового использования ВТСП в народном хозяйстве. Самая главная из них - мы не знаем природы ВТСП. Ну и что, скажет читатель - природы тяготения мы тоже не знаем, и ничего, живем. Знание природы ВТСП позволило бы создать новые сверхпроводники и не исключено, что комнатной температуры. По этой причине, после открытия ВТСП физики буквально обрушились на проблему выяснения механизмов формирования сверхпроводимости металле оксидов при столь высоких температурах (рекорд в наши дни 162°К или -111°С). Посильный вклад в эт\ проблему дает изучение физических процессов, происходящих в слабосвязанных сверхпроводниках.

Сверхпроводники, разделенные в месте их контакта либо диэлектриком, либо полупроводником, либо металлом, формируют так называемую слабую сверхпроводимость. В случае диэлектрика - это хорошо известный эффект, открытый в свое время студентом-дипломником Б. Джозефсоном на кончике пера. Физические процессы, протекающие в этой слабой связи, сложны и описание их явно выходит за рамки этой статьи. Слабая сверхпроводимость интенсивно исследовалась для "старых", низкотемпературных сверхпроводников в рамках теории Бардина-Купера-Шриффера (БКШ). Кстати, эта теория появилась через 45 лет (!) после открытия сверхпроводимости. Будем надеяться, что на загадку ВТСП уйдет меньше времени (хотя 10 лет уже прошло!). Итак, есть теория слабой сверхпроводимости (в ее основе БКШ). Применима ли эта теория к слабым связям на основе ВТСП? На этот вопрос мы пытаемся ответить, изучая сеть слабых связей, реализующуюся в композитах на базе ВТСП. В композите, как в булке с изюмом, изюминки (ВТСП) разделены тестом (диэлектрик, полупроводник, металл). Такой объект отражает все основные особенности слабой сверхпроводимости и, кроме того, меняя соотношение изюма и теста, мы меняем эффективную толщину прослойки, разделяющей изюминки, и как следствие "сил)'" слабой связи. Для читателя, интересующегося конкретными деталями мы приведем список наших работ, в которых есть ссылки на упоминавшуюся выше теорию слабой сверхпроводимости. Здесь же скажем, что пока мы не обнаружили кардинальных противоречий экспериментов и теорий, построенных в рамках БКШ. Это удивительно, т.к. в теории БКШ есть ограничение на температуру возникновения сверхпроводимости у металлов не выше 35°-40°К. Сравните это с достижением сегодняшнего дня -162°К! Хотя, может оказаться, что "новая" теория породит закономерности слабой сверхпроводимости мало отличающиеся от таковых, следующих из "старой" теории БКШ. Таким образом, нужны новые и новые экспериментальные исследования, новые экспериментальные факты. Это позволит из очень большого числа претендентов на "новую" теорию выбрать наиболее адекватную.

В заключение авторы выражают благодарность Красноярскому Краевому Фонду Науки за финансовую поддержку этих исследований, гранты ЗF0168 и F0223.