Новый китайский сплав может избавить от зависимости от гелия-3 В напряженной гонке за достижение экстремально низких температур, необходимых для изучения квантовых явлений и развития квантовых технологий, возможно, появился лидер. Китайские ученые разработали сплав, который позволяет достичь температуры 106 милликельвин, что является самым низким показателем, полученным на металлическом магнитокалорическом материале без применения дефицитного ресурса — гелия-3. Сверхнизкие температуры (ниже 1 кельвина, или –272,15 °C) необходимы для квантовых вычислений, прецизионных измерений и изучения квантовых явлений, включая эксплуатацию крупных научных установок в экстремальных условиях. В настоящее время широко используемая технология рефрижераторов растворения для достижения температур ниже 1 К в значительной степени полагается на гелий-3. Проблема в том, что гелий-3 является очень дефицитным ресурсом. Это легкий изотоп, и его запасы крайне малы по сравнению с потребностями. Высокая стоимость и ограниченная доступность делают его узким местом для масштабирования квантовых вычислений и других технологий, зависящих от глубокого криогенного охлаждения. Помимо дефицитности, рефрижераторы на гелии-3 сложны и громоздки, требуя значительного лабораторного пространства и инфраструктуры. Эти особенности создают серьезные препятствия для создания более компактных, практичных и широко распространенных квантовых технологий. Чтобы преодолеть эти барьеры, исследователи из Института физических наук Хэфэя при Китайской академии наук (CAS), Института теоретической физики CAS и Шанхайского университета Цзяо Тун разработали твердотельный материал, который может достигать температуры, близкой к абсолютному нулю. Этот материал, EuCo₂Al₉, представляет собой редкоземельный сплав, состоящий из европия, кобальта и алюминия. Этот сплав обеспечивает охлаждение за счет адиабатического размагничивания (ADR). Принцип адиабатического размагничивания (ADR) в том, чтобы поместить материал в сильное магнитное поле, в результате чего внутренние магнитные моменты атомов, при нормальных условиях ориентированные хаотично из-за теплового движения, выстраиваются вдоль поля, выделяя при этом тепло (магнитокалорический эффект). Затем , магнитное поле снимается, а магнитные моменты атомов снова приходят в беспорядок, поглощая тепло из окружающей среды и снижая её температуру. Твердотельные технологии охлаждения без гелия-3, включая адиабатическое размагничивание, долгое время сталкивались с фундаментальной проблемой. Основные материалы, используемые в них, обладают низкой теплопроводностью — подобно «деревянному бруску», они остаются холодными внутри, но не могут быстро отводить тепло. В результате охлаждающая способность остается ограниченной. Идеальный магнитокалорический материал должен сочетать высокую охлаждающую способность с быстрым переносом тепла, то есть обладать свойствами, характерными для металлов, — эта ключевая задача долгое время оставалась нерешенной. Эксперименты показали, что сплав EuCo₂Al₉ переходит в состояние, известное как металлическая спиновная супертвердая фаза (spin supersolid), которое сочетает в себе два, казалось бы, противоречащих друг другу свойства. Он действует как мощная «теплопоглощающая губка», используя магнитокалорический эффект для охлаждения до 106 милликельвин (приблизительно –273,05 °C) — самой низкой температуры, достигнутой на металлическом магнитокалорическом материале без применения гелия-3. В то же время теплопроводность этого материала в 50–100 раз выше, чем у традиционных магнитокалорических материалов. Такое сочетание позволяет материалу мгновенно генерировать охлаждение и отводить тепло. Источник: enginiger.ru Мы в ✈️ Telegram | ✉️ ВК | 🇷🇺 Мах | enginiger.ru