Laserem vyvolaná supravodivost při pokojové teplotě

10. prosinec 2014
Principem nového objevu je zvláštní ovlivnění atomové mřížky v keramice na bázi speciálních sloučenin yttria, baria, mědi a kyslíku

Němečtí fyzikové objevili způsob, jak pomocí infračerveného laseru připravit keramický supravodič, který neklade odpor elektrickému proudu při pokojové teplotě a nepotřebuje tedy chlazení.

Supravodivost je kvantově mechanický (tedy mikroskopický) jev, který se však projevuje i v našem běžném, makroskopickém světě. Supravodivý materiál neklade prakticky žádný odpor vůči jím procházejícímu elektrickému proudu. Neuvolňuje se přitom žádné ohmické teplo a při dopravě elektrické energie supravodičem tedy nedochází skoro k žádným ztrátám. Tímto způsobem lze také generovat velmi silná magnetická pole. Supravodivosti je zpravidla mnohem jednodušší dosáhnout při velmi nízkých teplotách. U většiny klasických nízkoteplotních supravodičů přitom dochází k vytvoření dosti stabilních elektronových párů (tzv. Cooperovy páry). Právě tento jev zajišťuje jejich průchod krystalovou mřížkou materiálu bez větších energetických ztrát.

Jako první se na začátku 20. století ukázaly být supravodivými některé kovy, chlazené kapalným héliem (za teploty kolem 4 Kelvinů). O hodně později, až během 80. let minulého století, se podařilo vědcům v mnoha laboratořích po celém světě připravit speciální typy keramiky, které vykazovaly supravodivé vlastnosti při chlazení kapalným dusíkem (za relativně vyšších teplot kolem 70 - 130 Kelvinů). A v posledních letech se dokonce objevila i řada zpráv o materiálech, které mohou být supravodivé za pokojových teplot, tedy kolem 290 Kelvinů. Němečtí fyzikové z Ústavu Maxe Plancka v tomto směru zveřejnili v časopise Nature zprávu, která ukazuje na jednu z možností, jak lze supravodivosti za pokojové teploty dosáhnout.

Principem nového objevu je zvláštní ovlivnění atomové mřížky v keramice se složením například YBa2Cu3O6.5, tedy na bázi speciálních sloučenin yttria, baria, mědi a kyslíku. Vědci působili na keramický materiál pomocí krátkých pulsů infračerveného laseru a povedlo se jim zatím na velmi krátkou dobu (miliontiny mikrosekundy) dosáhnout v materiálu supravodivého stavu. Výzkumníkům se totiž podařilo pomocí laseru krátce vychýlit některé atomy v krystalické mřížce z jejich obvyklých stavů a změnit tak poměry ve vrstevnaté struktuře keramiky, konkrétně ve speciálních dvojvrstvách oxidu měďnatého. Tloušťka těchto dvojvrstev se nepatrně zvětšila, zatímco rozestupy mezi nimi se naopak trochu zmenšily, což vedlo ke kvantovému spárování v rámci zmíněných dvojvrstev. Tato změna pak podle vědců umožnila elektronům uspořádat se do podoby Cooperových párů, které pronikají krystalickou mřížkou bez odporu.

Vědci působili na keramický materiál pomocí krátkých pulsů infračerveného laseru a povedlo se jim na velmi krátkou dobu dosáhnout v materiálu supravodivého stavu

Zdroje: Phys.Org, Nature, ScienceAlert, Superconductor News, University of Illinois in Chicago

Spustit audio
autor:Pavel Vachtl
  • Technologie