Фізики зуміли пояснити так званий «термоелектричний парадокс» у надпровідниках, що залишався невирішеним понад сорок років.
Фізики з Лабораторії кріогенної наноелектроніки Нижегородського державного технічного університету (НДТУ) ім.Р.Є. Алексєєва спільно зі своїми британськими колегами розробили теорію термоелектричних явищ у надпровідниках і підтвердили її, провівши надточні експерименти. Тим самим їм вдалося дозволити так званий «термоелектричний парадокс», який не піддавався поясненню протягом останніх 40 років. Результати роботи опубліковані в журналі Science Advances.
Термоелектричні явища виникають, якщо в різних частинах електричного ланцюга буде різна температура. Наприклад, в електричному контурі, що складається з двох провідників, що знаходяться при різній температурі, в місці їх контакту виникне різність електричних потенціалів (ефект Зеемана) і потече струм. Ці явища можна використовувати для перетворення теплоти на електрику або у вимірювальних приладах.
У надпровідниках спочатку заперечувалося саме існування термоелектричних ефектів, оскільки через відсутність електричного опору в них не могла виникнути різність потенціалів. Однак у 1944 році академік В. Л. Гінзбург показав, що термоелектричний струм все ж може виникати в неоднорідних надпровідниках. Виявити його можна за створюваним магнітним полем.
У 1970-х роках фізики теоретично передбачили, що магнітні поля, які можна виміряти, будуть виникати в петлях з різних надпровідників. Наступні експерименти підтвердили наявність термоелектричного струму, однак і величина ефекту, і його залежність від температури не збіглися з теоретичними. Так, на подив дослідників, величина ефекту в ряді випадків перевищувала передбачене значення в сто тисяч разів! Така розбіжність між теорією та експериментом отримала назву «термоелектричного парадоксу», який залишався недозволеним до теперішнього часу.
Команда фізиків під керівництвом професора Віктора Петрашова, яка працювала в коледжі Ройял-Холловей Лондонського університету, зуміла розробити нову теорію термоелектричного ефекту в надпровідниках, що добре узгоджується з експериментом. Для експериментальних досліджень були виготовлені мікроскопічні надпровідні біметалічні петлі і надчутливі магнітометри на основі сучасних досягнень нанотехнології. Авторам роботи вдалося усунути всі маскуючі ефект явища. Зокрема, вплив магнітного поля Землі, через який виникали проблеми в ранніх експериментах. Загадка, що трималася сорок років, - розгадана!
Результати дослідження можуть стати основою для розробки надчутливих болометрів, які використовуються для аналізу прийманого випромінювання.
За матеріалами коледжу Ройял-Холловей Лондонського університету