Nauka  / Artykuł

Trwało to 100 lat, ale udało się. Naukowcy stworzyli pierwszy nadprzewodnik działający w temperaturze pokojowej

Zjawisko nadprzewodnictwa to bardzo szczególny stan niektórych substancji, osiągalny dotąd jedynie w bardzo niskich temperaturach.

W 1911 roku Kamerlingh Onnes odkrył, że rtęć w niskiej temperaturze zmienia swoje właściwości. Po obniżeniu jej temperatury do 4,2 K zaobserwował drastyczne zmniejszenie oporności elektrycznej tego materiału. W 1913 roku przyniosło mu to Nagrodę Nobla.

Wspomniana temperatura jest bardzo bliska temperatury tzw. zera bezwględnego, czyli w normalnych warunkach najniższej teoretycznie możliwej do uzyskania temperatury. W związku z tym zjawisko nadprzewodnictwa było początkowo jedynie ciekawostką.

Onnes kontynuował badania i w tym samym roku w którym został uhonorowany Noblem, odkrył inną ciekawą właściwość nadprzewodników - zanika w nich pole magnetyczne. Fizycy mówią o „wypychaniu” pola magnetycznego - co nazwano Efektem Meissnera. Zjawisko to powoduje np. lewitację magnesów nad nadprzewodnikami, co wykorzystano do stworzenia łożysk beztarciowych.

Od tamtej chwili rozpoczął się wyścig mający na celu odnalezienie kolejnych materiałów nadprzewodzących i uzyskiwanie ich właściwości w coraz wyższych temperaturach. Odkrycie materiałów nadprzewodzących działających w temperaturze zbliżonej do pokojowej może znaleźć zastosowanie np. w technologii przesyłania prądu, gdzie można by uniknąć prawie zupełnie strat spowodowanych oporem linii przesyłowych.

Proces odkrywania poszczególnych materiałów działających w coraz wyższej temperaturze możemy prześledzić na poniższym wykresie.

(Rys. PJRay - CC BY-SA 4.0.)

Sto lat później: czyżbyśmy mieli nadprzewodnik działający w temperaturze pokojowej?

Od odkrycia zjawiska minęło ponad sto lat - i dopiero kilka dni temu naukowcy z Uniwersytetu Rochester w Nowym Jorku ogłosili, że udało im się uzyskać materiał nadprzewodzący w temperaturze około 15°C. Umówmy się więc, że wciąż to temperatura pokojowa, choć jest to pokój dość wychłodzony.

Wyniki eksperymentu ogłoszono w czasopiśmie naukowym Nature. Niestety, jest w nich również pewien haczyk. Jest to konieczność utrzymania materiału pod dużym ciśnieniem. Tak dużym, że w stawia pod znakiem zapytania praktyczne zastosowanie odkrycia. W grę bowiem wchodzi ciśnienie rzędu 2,6 mln atmosfer ziemskich. Ciśnienie takie uzyskano bombardując laserem mieszankę węgla, wodoru i siarki umieszczoną pomiędzy mikroskopijnymi szpilami wykonanymi z diamentów, ściskającymi próbkę przez cały czas.

Odkrycie pokazało jednak, że wyjątkowo niska temperatura nie jest już wymogiem, aby wytworzyć zjawisko nadprzewodnictwa. Jest to „jeden problem z głowy” naukowców - pojawił się jednak kolejny - czyli eliminacja konieczności wytwarzania ekstremalnych ciśnień.

przeczytaj następny tekst


przeczytaj następny tekst


przeczytaj następny tekst


przeczytaj następny tekst


przeczytaj następny tekst