Fyzici po celom svete hľadajú spôsoby ako vyrobiť čo najlepšie supervodiče, ktoré by si svoje výnimočné vlastnosti uchovali pri čo najväčších teplotách a normálnom tlaku. V poslednej dobe vedci skúmajú vlastnosti niklu, no v rámci novej štúdie vedci z TU Wien objavili ďalšiu vlastnosť, ktorá by mohla výskum supervodičov posunúť o krok vpred.
V novej štúdii predstavujú ideálnu zónu, v ktorej supervodivosť funguje mimoriadne dobre. Do tejto zóny sa však použitím materiálov z niklu alebo medi výskumníci dostať nedokážu. Pomôcť by však mohlo paládium, čo je vzácny striebro-biely prechodný kov.
Supervodiče pri vysokých teplotách fungujú podobne ako iné vodivé materiály. Ak sa však schladia pod určitú kritickú teplotu, ich vlastnosti sa dramaticky menia. Elektrický odpor mizne úplne a supervodiče dokážu viesť elektrinu prakticky bez straty.
„V rámci našej práce sme dokázali určiť kritickú teplotu pre veľa rozličných materiáloch. Pomocou modelov dokážeme predpovedať zmenu vlastností materiálu, po ktorej sa z nich stanú supervodiče,“ vysvetľuje profesor Karsten Held, jeden z autorov výskumu.
Veľa materiálov sa stáva supervodivými len pri teplote tesne nad absolútnou nulou, teda -273 stupňami Celzia. Absolútna nula je najnižšia možná teplota, pri ktorej sa častice prestávajú pohybovať. Možno sa ale ku nej len priblížiť a aspoň podľa nášho chápania fyziky ju nie je možné dosiahnuť.
Revolúcia v odvetví supervodičov
Problémom je vytvorenie supervodiča, ktorý by si svoje špeciálne vlastnosti dokázal uchovať aj pri izbovej teplote a normálnom atmosférickom tlaku. Ak by sme také zariadenie dokázali vyrobiť, znamenalo by to revolúciu vo výrobe, transporte a využívaní elektriny.
Výskumníci priznávajú, že nájsť ideálny supervodivý materiál si vyžaduje obrovské úsilie. Existuje veľa chemických prvkov, ktoré by v tomto smere mohli priniesť žiadúce výsledky. Materiály možno spájať v odlišných štruktúrach a pridávať ďalšie prvky na zlepšenie ich supervodivosti. V tomto smere ale musia vedci chápať ako elektróny medzi sebou interagujú.
Interakcia medzi elektrónmi musí byť silná, no nie zas príliš silná. Existuje zlatá zóna, ktorú môžu vedci dosiahnuť prostredníctvom materiálov z paládia.
„Paládium sa v periodickej tabuľke prvkov nachádza presne jedno políčko pod niklom. Vlastnosti sú podobné, no elektróny sú od seba vzdialenejšie, čiže interakcia medzi nimi je celkovo slabšia,“ tvrdí Held.
Autori nového výskumu veria, že materiály z paládia by mohli priniesť revolúciu v oblasti polovodičov, ktorú výskumníci hľadali. Prvotné modely vyzerajú sľubne, no táto štúdia má ešte ďaleko od praktického uplatnenia. Vedci v ďalších krokoch zahája experimentálny výskum na základe poznatkov získaných z tejto práce. Ak sa potvrdí, že materiály z paládia môžu byť novou triedou materiálov, potom by sme mohli lepšie pochopiť supervodivosť a vytvoriť lepšie supervodiče.
