WRÓĆ DO STRONY
GŁÓWNEJ
Nauka

Postęp w nadprzewodnictwie wysokotemperaturowym

Nadprzewodniki, czyli materiały przewodzące prąd elektryczny w sposób bezstratny, mogłyby zrewolucjonizować zarówno energetykę, jak i elektronikę. Mogłyby, gdyby tylko działały w nieco rozsądniejszych temperaturach, bliższych temperaturze pokojowej niż zeru bezwzględnemu. W dziedzinie tak zwanego nadprzewodnictwa wysokotemperaturowego pewną nadzieję dają miedziany.

Materiały te zawierają w sobie warstwy naprzemiennie ułożonych atomów tlenu i miedzi. W przeciwieństwie do innych nadprzewodników nie wymagają one chłodzenia ciekłym wodorem czy helem, ale wystarcza im znacznie łatwiejszy do uzyskania — i dzięki temu znacznie tańszy — ciekły azot. Poza tlenem i miedzią nadprzewodzące miedziany zawierają domieszki innych pierwiastków jak na przykład rtęci, baru, wapnia, itru, bizmutu, czy strontu.

To miedziany z domieszką strontu badała przez ostatnie 10 lat ekipa z Brookhaven National Lab. Dzięki swoim eksperymentom odkryli ważne prawidłowości, które pomogą nam lepiej zrozumieć zjawisko nadprzewodnictwa i w przyszłości, być może, opracować materiały przewodzące bezstratnie prąd w wyższych niż dotychczas temperaturach.

Elektrony w nadprzewodnikach nie odpychają się, lecz tworzą pary, które z łatwością podróżują poprzez materiał. Dotychczas uważano, że temperatura, w jakiej dany materiał wykazuje właściwości nadprzewodzące, zależy od siły oddziaływania elektronów w parach. Tymczasem zespół pod kierownictwem Ivana Bozovica wykazał, że tym, co naprawdę ma znaczenie, jest ilość (a właściwie: gęstość) par.

Druga prawidłowość odkryta przez naukowców z amerykańskiego ośrodka mówi o tym, że gęstość par elektronów nie jest skorelowana z ilością atomów domieszki. Okazuje się, że dodanie do materiału zbyt dużej ilości strontu, pomimo wzrostu ilości wolnych elektronów, szybko powoduje spadek ilości ich par i obniżenie temperatury, w jakiej materiał wykazuje nadprzewodnictwo.

Zespół wciąż niestety nie odkrył, co powoduje parowanie elektronów. Poznanie tego mechanizmu pozwoliłoby nam na opracowanie stopów, które stają się nadprzewodnikami w znacznie wyższych temperaturach. Być może nawet w temperaturze pokojowej.

źródło: phys.org