Vedcom sa podarilo spozorovať niečo, čo si mysleli, že je nemožné. Rozhodujúcu vlastnosť supravodivosti totiž spozorovali pri oveľa vyšších teplotách, ako zvyčajne. Presnejšie fyzici zo Stanfordovej univerzity v novej štúdii publikovanej v žurnále Science pozorovali tvorbu elektrónových párov, čo je základným predpokladom supravodivosti, v materiáli pri oveľa vyšších teplotách, než doteraz považovali za možné. Na tému upozornil portál ScienceAlert.

Prechod prúdu bez odporu

Supravodivosť je jav z kvantovej mechaniky, pri ktorom materiál schladený pod svoju kritickú teplotu dokáže viesť elektrický prúd bez odporu. Tento jav bol už pozorovaný v rôznych materiáloch, no s obmedzením, že k nemu dochádza len pri teplotách blízkych absolútnej nule, alebo pri vyšších teplotách s využitím enormného tlaku. Takéto podmienky však značne obmedzujú praktické využitie supravodičov v reálnom svete.

University of Rochester photo / J. Adam Fenster

Tím vedcov v novej štúdii skúmal špeciálny typ materiálu, nazývaný neodym-cer-oxid medi (Nd2−xCexCuO4), ktorý patrí medzi tzv. kupráty (oxidy medi). Kupráty sú známe tým, že dokážu vykazovať supravodivé vlastnosti pri relatívne vyšších teplotách v porovnaní s bežnými supravodičmi. Tieto materiály už v minulosti preukázali supravodivosť  pri teplotách -143 °C.

Niečo tomu chýba

Keď tím študoval Nd2−xCexCuO4, zistil, že pri nízkych teplotách sa kryštál stáva supravodivým, ale pri zvýšení teploty jeho supravodivé vlastnosti klesajú. Prekvapivé bolo, že elektróny v tomto materiáli vytvárali páry aj pri teplotách do -133 °C, čo je výrazne nad teplotou, pri ktorej dochádza k prechodu do stavu supravodivosti.

„Elektrónové páry nám hovoria, že sú pripravené byť supravodivé, ale niečo im v tom bráni,“ hovorí fyzik Ke-Jun Xu zo Stanfordskej univerzity. „Ak dokážeme nájsť novú metódu na synchronizáciu párov, mohli by sme to použiť na prípadné budovanie supravodičov s vyššou teplotou.“

Cornell University

Inak povedané, na to, aby mohlo dôjsť k supravodivosti musia elektróny vytvoriť tzv. Cooperove páry. Tieto páry umožňujú elektrónom plynulo prechádzať cez materiál bez odporu. Hoci elektróny v Nd2−xCexCuO4 pri vyšších teplotách neprechádzali úplne bez odporu, samotné pozorovanie tvorby Cooperových párov naznačuje potenciálnu cestu k supravodičom pracujúcim pri vyšších teplotách.

Aj keď zatiaľ vedci nevedia vôbec určiť, prečo sa elektróny spájajú pri takýchto teplotách, ich objav otvára nové možnosti pre výskum a vývoj supravodičov. Ak by totiž dokázali vytvoriť supravodiče, ktoré fungujú pri izbových teplotách, znamenalo by to revolúciu v mnohých oblastiach. Hoci cesta k supravodivosti pri izbových teplotách bude ešte dlhá, tento objav predstavuje dôležitý krok smerom k tomuto cieľu.

Čítajte viac z kategórie: Novinky