Grafén sa vymkol očakávaniam. V magnetickom poli ukázal správanie, ktoré vedci ešte len musia vysvetliť
Vedci z MIT zistili, že špeciálne vrstvený grafén dokáže vytvoriť viacero supravodivých stavov a magnetické pole ich dokonca posilnilo.
Grafit, ktorý nájdeš v obyčajnej ceruzke, vedci skúmajú už celé desaťročia. Napriek tomu ich stále dokáže prekvapiť. Tentoraz sa výskumníkom z Massachusetts Institute of Technology podaril objav, ktorý môže zamiešať karty vo fyzike supravodičov. Zistili totiž, že špeciálna forma grafénu dokáže naraz vytvoriť viacero supravodivých stavov. Ešte väčšie prekvapenie však prišlo vo chvíli, keď na materiál nasadili magnetické pole. Za normálnych okolností totiž magnet supravodivosť zničí. V tomto prípade sa však stal presný opak.
Výsledky výskumu vyšli v prestížnom vedeckom časopise Nature a podľa autorov ukázali úplne novú skupinu supravodivých javov v materiáli, ktorý sa skladá iba z atómov uhlíka.
Aby celý objav dával zmysel, treba najprv vysvetliť samotnú supravodivosť. Ide o stav, keď elektrický prúd prejde materiálom bez akéhokoľvek elektrického odporu. Za bežných podmienok sa elektróny počas pohybu neustále zrážajú s atómami, čím vzniká odpor a časť energie sa mení na teplo. Pri supravodivosti sa elektróny spoja do dvojíc, ktoré fyzici nazývajú Cooperove páry. Tie materiálom prejdú bez strát.
Takéto správanie však väčšina materiálov dosiahne iba pri extrémne nízkych teplotách, často len niekoľko desatín stupňa nad absolútnou nulou.
Schodisko z grafénu naviedlo vedcov k niekoľkým nečakaným objavom
Výskumníci tentoraz nepracovali s obyčajným grafitom, ale s jeho veľmi špecifickou štruktúrou. Z grafitu najprv oddelili extrémne tenké vrstvy grafénu, pričom hľadali takzvaný romboedrický grafén. Ten vznikne uložením štyroch alebo piatich vrstiev grafénu tak, že každá ďalšia vrstva sa mierne posunie voči predchádzajúcej. Celá štruktúra potom pripomína malé schodisko.
Súvisí s tým


Práve toto usporiadanie už v minulosti prinieslo niekoľko nečakaných objavov. Vedci v ňom zaznamenali napríklad netradičné magnetické vlastnosti či zvláštne správanie elektrónov. Teraz pribudla ďalšia zaujímavosť.
Počas experimentov výskumníci postupne odoberali elektróny z materiálu a zároveň sledovali jeho elektrický odpor. Súčasne na vzorky pôsobili silným magnetickým poľom z rôznych smerov.
Pri určitých koncentráciách elektrónov vznikli až štyri rôzne supravodivé stavy. Tri z nich prežili aj v magnetickom poli s intenzitou približne 9 tesla. Pre predstavu, magnetické pole Zeme dosahuje približne 50 mikrotesla. Vedci teda použili pole približne 180-tisíckrát silnejšie než prirodzené magnetické pole našej planéty. To však nebola najväčšia zvláštnosť, ktorú počas experimentov odhalili.
Pri jednom konkrétnom nastavení materiál nielen odolal magnetickému poľu, ale supravodivosť dokonca zosilnela. Kritická teplota, pri ktorej materiál zostal supravodivý, vzrástla približne z 55 na 90 milikelvinov. Zároveň materiál zvládol aj výrazne vyšší elektrický prúd bez straty supravodivosti.
„Z pohľadu základnej fyziky pôsobí veľmi exoticky, že magnetické pole supravodivosť nezničí, ale ju naopak posilní.“ hovorí profesor Long Ju: „Priniesli sme množstvo experimentálnych výsledkov, ktoré môžu ostatným vedcom pomôcť pochopiť, čo sa tu vlastne deje.“
Vedci zatiaľ presný mechanizmus nepoznajú. Predložili však jednu zaujímavú hypotézu.
Spin elektrónov mohol spôsobiť prežitie a zosilnenie supravodivosti
Pri klasických supravodičoch vytvoria Cooperove páry elektróny s opačnými spinmi. Spin si môžeš predstaviť ako vlastnosť elektrónu podobnú smeru otáčania. Magnetické pole tieto opačné spiny roztrhne a dvojica sa rozpadne, pričom supravodivosť tým zanikne.
Výskumníci predpokladajú, že v romboedrickom graféne vzniknú dvojice elektrónov s rovnakým spinom. Magnetické pole potom na oba elektróny pôsobí rovnakým smerom, takže ich nerozdelí, čo môže byť dôvod, prečo dokáže supravodivosť prežiť alebo sa dokonca posilniť. Táto myšlienka však zatiaľ čaká na ďalšie experimenty aj teoretické potvrdenie.

Grafén pritom patrí medzi najzaujímavejšie materiály súčasnosti. Objavili ho až v roku 2004 a tvorí ho jediná vrstva atómov uhlíka. Napriek minimálnej hrúbke dosahuje mimoriadnu pevnosť, výbornú elektrickú vodivosť aj vysokú tepelnú vodivosť. Vedci preto skúmajú jeho využitie v elektronike, batériách, senzoroch aj kvantových počítačoch.
Práve kvantové technológie môžu z nového objavu profitovať najviac. Supravodiče totiž zohrávajú dôležitú úlohu pri výrobe qubitov, teda základných stavebných prvkov kvantových počítačov. Ak by sa podarilo lepšie pochopiť supravodivosť odolnú voči magnetickému poľu, otvorili by sa nové možnosti pri návrhu stabilnejších kvantových zariadení.
„Dokázali sme ovládať jeden z najjednoduchších materiálov na svete, kryštalický uhlík a vytvorili sme vlastnosti, ktoré sa v prírode bežne nevyskytujú, hoci vznikli v tom istom materiáli,“ vysvetlil hlavný autor štúdie Junseok Seo.
Výskum tak opäť ukázal, že aj obyčajný uhlík môže ukrývať vlastnosti, ktoré sa ešte pred pár rokmi brali ako vedecká zaujímavosť, než ako niečo, čo sa dá reálne namerať v laboratóriu.
Ďalej k téme
Stukovatenie pečene nemusí prerásť do fibrózy. Vedci našli enzým, ktorý môže chrániť pečeň pred vážnym poškodením · 4 min čítania
Bránia diétne nápoje chudnutiu? Dvojročná štúdia priniesla jasnú odpoveď · 5 min čítania
Vitamín C sa v štúdii spájal s nižším počtom úmrtí u ľudí s poruchami krvi a včasnou rakovinou krvi · 4 min čítaniaPáčil sa ti článok?
Teší nás, že sa ti článok páčil 🙌
Čo by sme mali zlepšiť?
Tvoju spätnú väzbu sme dostali.
Diskusia
Zatiaľ tu nie je žiadny komentár. Čo si o tom myslíš ty?
Napísať prvý komentár →Pravidlá preberania obsahu:
Ďalší článok z témy Veda a výskum
Pracovníčka ruského protimorového laboratória zomrela na „neznámu“ infekciu. Ďalších takmer 200 ľudí je pod dohľadomV Rusku zomrela pracovníčka protimorového laboratória na zápal pľúc neznámeho pôvodu. Takmer 200 ľudí skončilo pod dohľadom, no nákaza morom sa zatiaľ nepotvrdila.Richard Zliechovský · · 4 min čítania
V Rusku sa rieši prípad úmrtia pracovníčky laboratória, ktoré sa zaoberá morom a ďalšími nebezpečnými patogénmi. Žena zomrela po rozvoji zápalu pľúc a úrady následne umiestnili približne 200 ľudí, ktorí s ňou prišli do kontaktu, pod lekársky dohľad. Prípad okamžite vyvolal otázky, či mohlo ísť o nákazu morom priamo v laboratóriu, no na takéto tvrdenie zatiaľ nie je dostatok dôkazov. Ruské úrady uviedli, že doterajšie testy neodhalili mikroorganiz …Pokračovať v čítaní
Nepočujete dialógy vo filmoch? Chyba nie je vo vašich ušiach, ale v moderných televízoroch
Prečo rastú ceny benzínu? Trump obviňuje demokratov a útoky na ruskú infraštruktúru
Obchvat Ružomberka je konečne otvorený. Prví motoristi už prešli novou diaľnicou
Macron ostro odsudzuje Rusko: Zintenzívnenie útokov na civilistov je absolútne nezodpovedné
Babiš odmieta nižšiu DPH na palivá. Európa by podľa neho mala opäť ťažiť ropu a plyn
Šimečka označil rozpočet za podvod na občanoch. Opozícia kritizuje neschopnosť šetriť
Super El Niño mení správanie zvierat. Toto je zvláštne
Sucho na Slovensku naberá na sile. Na juhu dodáva vodu armáda
Konečne ide na Slovensko DÁŽĎ. Najnovšia predpoveď však prináša zlé správy
Predpoveď na zajtra, utorok 6. októbra: Čaká nás ďalší veľmi teplý deň, rána však budú chladné
Prvá MAPA dažďa. Slovensko zasiahne dážď a tieto oblasti sa môžu tešiť
Drakonidy vyvrcholia už 9. októbra. Oblohu môžu rozžiariť desiatky meteorov
Nový Hyundai Tucson do najmenších detailov. Diesel končí, vrcholná verzia má skoro 300 koní
XM na odstrel? Mníchov chystá nové BMW X9 alebo X8, veľká zmena plánov
Škoda Octavia prichádza s veľkou novinkou! Ako prvá dostáva nový typ pohonu
Pozor na D2 pri Bratislave! Najbližšie dni sa pripravte na komplikácie
Viete, ako funguje quattro ultra v Audi? Toto o pohone 4x4 možno neviete
Forthing T5 EVO Dragon Edition v akcii za 25 990 eur. V základe má 177 koní aj masáž
Test KGM Musso Grand šokuje tichom ako v luxusnej limuzíne
Pneumatiky Bridgestone Ecopia zvládli takmer 300-tisíc km bez výmeny
Predlžovač dojazdu Mahle: Elektrickým kamiónom pomôže spaľovací motor
Kia PV7 mieri nad PV5. Väčšia elektrická dodávka odvezie tri europalety
Chery roadshow: Štyri SUV môžete vyskúšať aj blízko slovenských hraníc
Úniková rampa na diaľnici: Ako dokáže zastaviť aj 40-tonovú súpravu?
Vyvíjali ho 17 rokov, vo vzduchu strávil iba 40 minút. MiG-1.44 mal byť odpoveďou na americký F-22
USA poslali ďalšie Patrioty do Saudskej Arábie a Kataru. Majú chrániť ropu a plyn pred možným útokom Iránu
Bez pravidelnej pitnej vody zostalo 2,7 milióna ľudí. Blackouty na Kube zastavujú aj vodné čerpadlá
Rusko testuje robotický tank Šturm postavený na T-72B3M. Do útoku má ísť bez posádky so 125 mm kanónom
Rusko tvrdí, že S-500 dokáže loviť F-22 a F-35. Najťažšia časť však prichádza až po ich odhalení
Nemci po viac než 30 rokoch menia služobnú pištoľ. Nová P13 vychádza z českej CZ
Ako sa po vojne vrátiť k životu? Pozrite si nový TRAILER oceňovaného dokumentu Zomrieť a žiť
Krásna herečka si neustrážila výstrih: Prsia na úteku!
Zuzana Mauréry pózovala s milovanou mamou (87): Wau, pozrite na tú kočenu!
Najväčšia pýcha Matta Damona: Kdekoľvek sa zjaví... Vždy je obklopený kráskami!
Sú bio vajcia naozaj zdravšie a výživnejšie než bežné? Pozri sa, či sa za ne oplatí priplatiť
Čo sa deje s telom v okamihu, keď ťa výbuch odhodí? Tlaková vlna dokáže napáchať škody ešte skôr, než dopadneš na zem
Prečo sa oplatí vypiť pohár vody hneď ráno? Tvoje telo to pocíti viacerými spôsobmi
Čo sa stane s človekom, keď lietadlo vo výške 11 kilometrov náhle stratí tlak? Na správnu reakciu môžeš mať len 15 sekúnd
Umývaš riad klasickou hubkou? Pri drhnutí z nej vznikajú mikroplasty. Vedci spočítali, koľko ich môže uvoľniť
Čo by si cítil vo vesmíre bez skafandra? Telo nevybuchne ani okamžite nezamrzne
Ľudstvo sníva o lunárnom meste, no to by rýchlo narazilo na problém: Vedci hovoria, že voda by sa minula mimoriadne rýchlo
Astronómovia po prvýkrát v histórii zaznamenali rádiový signál vychádzať z konkrétnej exoplanéty: Mimozemšťania?
Vedci narazili na zvláštny problém s čiernymi dierami: Ak existuje takzvaná temná dimenzia, môžu mať jeden rozmer navyše
Vedci prvýkrát zachytili kvantový skok zvuku v reálnom čase. Častica zvuku im náhle zmizla pred očami
Venuša nám mohla byť v minulosti podobnejšia, než dnes: Mala mesiac, ktorý ale skončil tragicky
Vedci objavili ľudský gén, ktorý dokáže „preskakovať“ do iných genómov. Našli ho v kiahňovom víruse
Gravitácia ako liek? Nová štúdia ukázala, ako by mohla byť táto netradičná liečba jedného dňa realitou
NASA objavila na Mesiaci nový obrovský kráter, väčší ako Koloseum. Vznikol pri náraze, ktorý prichádza raz za storočie
Tento organizmus zvládne teplotu až 70 °C. Vedci objavili nový teplotný rekord pre zložitejší život
Štúdia potvrdila to, čo doteraz tušil každý majiteľ mačiek: Sú to naozaj tak lenivé tvory
„Ak chce ľudstvo naplno využiť výhody AI, musí prijať, že sa stanú aj zlé veci,“ hovorí Altman. Šéf OpenAI je proti príliš prísnej regulácii umelej inteligencie
Tvoj Android bude lepšie chránený pred hackermi. Google pridáva šesť nových bezpečnostných funkcií
Nový útok je na svete: Podvodníci začali vytvárať falošné mobilné siete. Tvoj telefón sa môže pripojiť k ich zariadeniu
Tieto nastavenia v Gmaile ti ukážu, či niekto cudzí číta tvoje správy. Toto všetko skontroluj pri podozrení
Našiel si v telefóne zmeškaný hovor z neznámeho čísla? Pozor na Wangiri podvod, ktorý ťa môže pripraviť o peniaze
Dokáže zmena DNS servera skryť tvoju aktivitu na internete pred poskytovateľom? Takto to funguje v skutočnosti
Čo robiť s Wi-Fi routerom, ktorému skončila softvérová podpora? A ako zistíš, že skončila aj tomu tvojmu?
Tvoj Android môže potichu slúžiť cudzím ľuďom ako internetová brána. V botnete skončilo vyše 187-tisíc zariadení
Cez služby prístupnosti sa môže hacker dostať k tvojmu bankovníctvu. Takto zistíš, ktoré aplikácie v tvojom telefóne majú tento prístup povolený