W listopadzie 2022 w uznanym czasopiśmie Physical Review B ukazał się artykuł pt. „Superconductivity in the high-entropy alloy (NbTa)_0.67(MoHfW)_0.33” (Phys. Rev. B 106, 184512) autorstwa Piotra Soboty, Rafała Topolnickiego, Tomasza Ossowskiego i Rafała Idczaka z Instytutu Fizyki Doświadczalnej we współpracy z Adamem Pikulem z INTiBS PAN oraz Tomaszem Pikulą z Politechniki Lubelskiej.

Stopy wysokiej entropii (ang. HEA – High Entropy Alloys) składają się z pięciu lub więcej pierwiastków wymieszanych przy udziale minimum 5 %at. każdego ze składników. Pomimo złożonego składu chemicznego tworzą jednolite, proste struktury. Charakteryzują się wysoką twardością i odpornością na korozję.

Nadprzewodzące stopy HEA są obiecującymi kandydatami na nowe, odporne na uszkodzenia mechaniczne, elektromagnesy nadprzewodnikowe o potencjalnym zastosowaniu w nauce, medycynie i przemyśle. Nie istnieje obecnie spójny opis teoretyczny pozwalający przewidzieć zarówno formowanie się jednorodnych stopów HEA jak i ich właściwości nadprzewodzące. Istotnym celem badań jest znalezienie zależności między składem chemicznym stopów, metodą syntezy i obróbką termiczną/mechaniczną a parametrami krytycznymi ich stanu nadprzewodzącego tj. temperatura krytyczna (T_c) czy górne pole krytyczne (H_c2).

W pracy opisano syntezę, właściwości strukturalne i fizyczne nowego nadprzewodzącego stopu o wzorze sumarycznym (NbTa)_0.67(MoHfW)_0.33. Krystalizuje on w strukturze bcc oraz charakteryzuje się parametrami krytycznymi T_c = 4.3 K oraz μ₀H_c2 ≈ 1.45 T. Do obliczeń teoretycznych użyto dwóch metod DFT: powszechnie używanej przy badaniu stopów HEA metody KKR-CPA (Korringa-Kohn-Rostoker method with the coherent potential approximation) oraz metody PAW (projector augmented wave). Stała sprzężenia elektron-fonon, istotny parametr w opisie materiałów wykazujących właściwości nadprzewodzące, uzyskana z obliczeń metodą PAW  = 0.63 okazała się być, w granicach niepewności, równa stałej wyznaczonej z badań eksperymentalnych.

 Dodała: Joanna Molenda-Żakowicz

Pełnomocnik Dziekana ds. promocji i kontaktów z mediami