TLDR: Vědátoři z Rochesteru dosáhli absolutního rekordu ve vysokoteplotní supravodivosti, když poprvé dosáhli čehosi na úrovni pokojové teploty. Museli tak ale učinit v tlaku 2,5 milionu atmosfér. Studie tuna.

Kde vězí „ale“?

Výzkumníci z University of Rochester oznámili, že se jim podařilo dosáhnout supravodivosti u chemického vzorku při teplotě neuvěřitelných 15°C. Tedy při „pokojové teplotě“. Je to vůbec poprvé, co bylo supravodivosti – obvykle prováděné při absolutní nule, nebo přinejlepší v desítkách mínus °C – dosaženo tak vysoko. Ale pojďme postupně.

Může se stát jen letos, že poprvé v historii skutečně dosáhnou vědátoři z renomované univerzity mýtické supravodivosti za pokojové teploty, ale moc se o tom nepíše! Pravda, v jejich pokojovém pokusu je háček tak velký, že by se jím zadávil i vorvaň…

Supravodivost je jev kvantové mechaniky, při němž materiál ochlazený pod svou kritickou teplotu (T_C) vede elektrický proud bez odporu, takže se žádná energie neztrácí přeměnou na Jouleovo teplo. 

Supravodivost je možné v budoucnu využít v rychlých supravodivých přechodech, které budou tvořit základ budoucích počítačů, pro pohon magnetohydrodynamických lodí a vlaků, ve vesmírném průmyslu, pro vysokoproudé transformátory. 

Wiki

Rochesteráckým vědcům se to podařilo jen se směsí uhlíku, síry a vodíku do organického hydridu síry – což vypadá ještě fantaskněji, protože vysokoteplotní (což fskutečnosti znamená „pokojová“) supravodivost byla spíše očekávána od nějak vytuněného grafenu a podobných srand. Překonali tak předešlý rekord o supravodivosti u cca. -23°C.

Modří už ale asi vědí, v čem je onen háček – náš materiálový vzorek o velikosti 25 až 35 mikrometrů byl umístěn v obrovském tlaku mezi dvěma diamanty.

Jak velkém? Vzorek začal vykazovat supravodivost při tlaku 270 gigapascalů alias cca. 2,5 milionů atmosfér. Jenom pro ilustraci, na dně Mariánského příkopu panuje ubohý tláček 1071 atmosfér. Přeneseně řečeno, pokojová supravodivost byla dosažena! Ale onen pokoj se musí zároveň nacházet cca. uprostřed Jupitera…

Aha, takže je to na nic

Nikoliv nezbytně! Supravodivost byla sice objevena již v roce 1911, ale doposud byla doménou jenom nižších teplot. Obvykle u absolutní nuly. To snižuje i možné aplikace, protože postavit několikasetkilometrovou vlakovou trať, kterou musíte furt chladit, je dost na pendrek.

Vysoký tlak je proti teplotě jakýmsi analogem jiného extrému. Což by naznačovalo, že by fyzikové vyhánějí čerta ďáblem. Vlastnosti vysokoteplotních supravodičů jsou ale odlišné od „tradičních“ podchlazených supravodičů. Čím výše jdeme, tím lehčí prvky a pevnější vazby jsou potřeba. Jinými slovy, tím více se dozvídáme o vlastnostech matroše a supravodivosti za jiných podmínek než doposud.

Vysoký tlak má – teoreticky – oproti nízké teplotě navíc jednu zásadní výhodu v tom, že je možné ho aplikovat tak nějak… pasivně. Do lednice musíte furt pumpovat energii, ale kdybyste flákotu mohli udržet podchlazenou tak, že na ní položíte tři slovníky, vyšlo by to zjevně levněji!

Nynější obrovský tlak je zjevně stále ještě příliš obrovský pro praktické aplikace. Rochesterští a další kolegové z jiných laboratoří ale budou hledat nové materiálové analogy, které by mohly postupně vykazovat supravodivost za stále nižšího a nižšího tlaku.

Nakonec, nelze ani vyloučit, že některé z materiálů budou vlivem vysokého tlaku proměněny „nafurt“ a dovedou čarovat supravodivost i bez sevření diamanty. Podobné naděje panují třeba od kovového vodíku.

Dlouhé hledání

Nikdo ale samozřejmě nemůže slíbit, že ono hledání vysokoteplotní a zároveň nízkotlakových supravodičů bude dokončeno v dohledné době. Je naopak dost dobře možné, že zabere další desetiletí postupného testování v duchu pokusu, omylu a nápravy.

Takže ačkoliv by nynější dosažení supravodivosti za pokojové teploty mohlo – v duchu roku 2020 – vést spíše k zakoulení očima a pocitům deprese, v reálu jde stále o významný posun celé fyzikální zápletky! Jenom onen posun ještě holt nemíří do aplikovaného světa. Je mu však dost možná díky tomuto hektickému týdnu o pár kroků blíž!

[Ladislav Loukota, OR]

K čemu to je – to vám vysvětlí i vědátor, který supravodivost řeší:

Vědátor vzniká v dílně spolku studentů a popularizátorů vědy UP Crowd za podpory MUDRstart, který tvoří přípravné testy pro studenty vysokých škol. Krom různých autorů projekt jako šéfredaktor vede Ladislav Loukota – jeho kontaktní mail je [email protected]