Vaše jednička mezi nulami
ITBiz.cz

Supravodivost při pokojové teplotě se blíží

Pavel Houser , 27. July 2019 06:30 0 komentářů
Rubriky: Science
Supravodivost při pokojové teplotě se blíží

Několik výzkumů podstatně zvedlo maximální teplotu, při níž funguje supravodivost. I když příslušné látky vyžadují pro změnu obří tlaky, i tak jsou výsledky vědeckých studií nadějné. Přitom v oblasti supravodivosti jsme se v poslední době dočkali i řady dalších zajímavých objevů.

Hydridy uranu

V elektronice se běžně používá supravodivost při -183 °C, kdy už stačí systém chladit kapalným dusíkem. Nejčastěji se zde uplatňují sloučeniny na bázi YBaCuO nebo LaBaCuO. V roce 2015 se došlo k tehdejší rekordní hodnotě -70 °C u sloučeniny síry a vodíku H3S, ovšem vyžadovalo to tlak 1,5 milionu atmosfér. Rovněž další studie demonstrují supravodivost na sloučeninách se značně exotickými vzorci, které bychom v učebnicích chemie nenašli a dle běžných pravidel chemického názvosloví ani nedokázali pojmenovat. Tak např. Artem R. Oganov, Ivan Kruglov a jejich kolegové z Moscow Institute of Physics and Technology (MIPT), čínských a amerických vědeckých institucí připravili 13 nových hydridů uranu se vzorci jako UH7 a UH8, které by podle simulací měly být kandidáty na supravodivost těsně pod 0 ºC.

...a lanthanu

Na George Washington University se dostali dále, namísto simulací až k opravdu změřeným vlastnostem. Pracovali s hydridem lanthanu o vzorci LaH10. Maddury Somayazulu a jeho kolegové ve studii publikované ve Physical Review Letters uvedli, že příslušný hydrid lanthanu je supravodivý při teplotě 260 K, tj. -13 ºC, následně se podařilo příslušného fázového přechodu k supravodivosti u látky docílit i při teplotě ještě o 20 stupňů vyšší, tedy 7 ºC (symbolické: supravodivost poprvé nad nulou). Požadovaný tlak je v tomto případě 2 miliony atmosfér. Problémem je samozřejmě sloučeninu LaH10 vůbec připravit, vyžaduje to opět obří tlak dosažený pomocí diamantové kovadliny a pak směs lanthanu a vodíku zahřívat.

Skupenské přeměny

Silné magnetické pole dokáže vypnout supravodivost i při velmi nízkých teplotách. Supravodič se v takovém případě mění na izolant. Vědci z Tokyo Institute of Technology, The University of Tokyo a Tohoku University popsali dosud neznámý mezistav, kdy fázový přechod má dva stupně. V supravodivé fázi v látce existují páry elektronů, které spolu navíc vykazují kolektivní chování (tečou jako celek). U dvoudimenzionální formy sloučeniny NbSe2 (selenid niobu) se ukázalo, že páry elektronů mohou přetrvávat, i když magnetické pole již proniká dovnitř materiálu. Mezi supravodičem a izolantem tak byla objevena další fáze, kterou vědci označují jako Boseho kov.

...a superizolátory

Supravodič se fázovou změnou přeměnit nejen na izolant běžných vlastností, ale i na tzv. superizolant. V tomto případě na rozdíl od běžného konce supravodivosti přetrvávají Cooperovy páry elektronů. Na Argonne National Laboratory (spadá pod Ministerstvo energetiky USA) přišli nedívno s tím, že tyto páry mohou fungovat obdobně jako kvarky v protonu či neutronu. Pokud budeme chtít oba elektrony od sebe roztrhnout, dojde ke zvláštnímu jevu – čím dále se nám je od sebe podaří vzdálit, tím bude síla mezi nimi vzrůstat, což má být analogií silné interakce v atomovém jádře.

Superizolátory byly jako zvláštní forma hmoty předpovězeny teprve v roce 1996 a jejich realizaci se vědci přiblížili až v roce 2008 u filmů z nitridu titanitého TiN. Autoři nového výzkumu navrhují, že některé vlastnosti kvarků, které nedokážeme přímo pozorovat, bychom údajně mohli odhalit na základě analogie – srovnáním s chováním párů elektronů v superizolátoru.

Zdroj: Phys.org, ScienceDaily a další


Komentáře

Přidat komentář