Objavili nečakané správanie sa supravodivých materiálov

Vedci objavili kľúčový proces supravodivosti pri vyšších teplotách, než sa doteraz predpokladalo. To by mohlo viesť k vývoju supravodiča pri izbovej teplote, čo je veľmi žiadaný cieľ vo fyzike. Prelom sa podaril v nečakanom materiáli – v elektrickom izolante, v ktorom sa zistilo, že elektróny sa spájajú pri teplote mínus 123 stupňov Celzia. Toto párovanie elektrónov je kľúčové pre takmer bezstratový tok elektrickej energie v supravodivých materiáloch pri extrémne nízkych teplotách.

Hoci presná príčina tohto javu nie je úplne objasnená, predstavuje príležitosť na potenciálne dosiahnutie supravodičov pri izbovej teplote. Vedci, ktorí stáli za týmto objavom, uverejnili svoje zistenia v časopise Science.  Elektróny tvoria tzv. Cooperove páry, ktoré sa riadia inými kvantovými pravidlami ako jednotlivé elektróny. Keď sa vytvorí dostatočný počet Cooperových párov, môžu sa správať ako supravodivá látka, ktorá prenáša elektrickú energiu bez odporu.

Zatiaľ čo supravodiče tradične fungovali pri teplotách blízkych absolútnej nule, vedci hľadali materiály, ktoré by sa takto správali pri vyšších teplotách. Skúmanie oxidu neodýmu, céria a medi, kuprátu, odhalilo zaujímavé vlastnosti, ktoré by mohli poskytnúť poznatky o dosiahnutí supravodivosti pri izbovej teplote. Maximálna teplota supravodivosti tohto materiálu je relatívne nízka – mínus 248 °C. Keď však výskumníci v rámci štúdie zasvietili na jeho povrch ultrafialovým svetlom, spozorovali niečo zvláštne.

Zvyčajne, keď fotóny dopadnú na kuprát, ktorý nesie nespárované elektróny, dodajú elektrónom dostatok energie na to, aby sa z materiálu vyvrhli, čím stratia veľa energie. Elektróny v Cooperových pároch však môžu odolávať fotónovému vypudzovaniu, čím materiál stráca len málo energie. Napriek tomu, že stav nulového odporu sa vyskytuje len pri veľmi nízkych teplotách, výskumníci zistili, že energetická medzera pretrváva v novom materiáli až do 150 K.

To znamená, že aj keď je nepravdepodobné, že by kuprát dosiahol supravodivosť pri izbovej teplote, mohol by naznačiť smer pri hľadaní materiálu, ktorý to dokáže. Pochopenie párovacej medzery v týchto materiáloch a manipulácia s ňou dáva nádej na vývoj nových metód na konštrukciu supravodičov s vyššou teplotou.

Zdroj: livescience.com.

_{^{Zdroj Foto: freepik.com.}}