TLDR: Vědátoři zvýšili rekordní teplotu supravodivosti za běžného tlaku na −122,15 °C pomocí upraveného kuprátového materiálu Hg1223. Studie tuna.

Už jsou to tři roky, co jsme tu měli jednu horečku za možným vysokoteplotním supravodičem LK-99 – která nakonec vyšla z výzkumu jako hoax…

Ale to neznamená, že výzkum na tomto poli chrápe! Čerstvě tu totiž máme další supravodič schopný supravodičovat až při žhavých −122 °C!

„To není moc žhavý, ne?“

Ač to nezní jako výhra, protože to je zhruba pokojová teplota, když v Čeljabinsku v zimě v noci nezavřete okno, přesto je to pozitivní objev – identifikovaný supravodič Hg1223 totiž operuje při běžném tlaku! Ve světě supravodičů-v-běžném-tlaku je to dosud nejrekordnější hic! Proti starému rekordu z roku 1993 jde skoro o dvacetistupňový skok!

Supravodiče jsou obecně materiály, ve kterých proud teče bez elektrického odporu. Což je v zásadě technický vlhký sen – mohli bychom tak dostat efektivnější sítě, rychlejší elektroniku, levitaci, extrémně silné magnety, lepší MRI, citlivější detektory a další věci, které vypadají jako sci-fi, protože dneska prostě bojujeme s tím elektrickým odporem.

A supravodivost je reálný jev! Problém je, že většina supravodičů dneska k chodu potřebuje brutálně nízké teploty, extrémní tlaky, nebo obojí…

„Co je ten Hg1223?“

Tým vedený fyziky z University of Houston efektu dosáhl skrze matroš Hg1223, tedy kuprát obsahujícího rtuť, baryum, vápník a oxidy mědi. Kupráty jsou staří známí z éry vysokoteplotních supravodičů. V 80. a 90. letech udělaly obří poprask, protože poprvé ukázaly supravodivost při teplotách, které se daly dosáhnout třeba kapalným dusíkem, ne jen kapalným heliem…

Pak ale jejcih vývoj postup zamrzl. Doslova i metaforicky – rekordy se totiž začaly zlepšovat hlavně pod vysokým tlakem, což je sice fyzikálně zajímavé, ale prakticky trochu jako říct, že auto funguje skvěle, ale jen pokud ho celou dobu držíte mezi dvěma diamanty.

Trik Houstonských spočíval v tzv. pressure-quenchingu. Materiál nejdřív stlačili v diamantové kovadlině až na desítky gigapascalů – v článku uvádějí quenching při 10 až 30 GPa – a tlak pak rychle uvolnili. Ač tlak povolil, matroš furt zůstal v metastabilním stavu, kde drobné defekty, napětí a změny v elektronické struktuře zřejmě pomáhají udržet supravodivost při vyšší teplotě i po návratu k běžnému tlaku!

„Není už rekord výš?“

Existují sice už i teplejší supravodiče – rekordmani mezi hydridy se dostávají mnohem blíž k pokojové teplotě, jeden z často zmiňovaných lanthanových hydridů supravodí zhruba kolem −23 °C – ale vyžadují právě ty šílené tlaky srovnatelné s nitrem planet. U lanthanového hydridu jde o tlaky kolem milionů atmosfér, takže praktické využití je zatím asi jako vlastnit kávovar, který funguje pouze v jádru Neptunu…

Cílem je proto hledat takové matroše, které si (po ochlazení či natlakování) podrží své vlastnosti i později – a Hg1223 v tomto ohledu dává fyzikům záblesk naděje!

Skutečnost, že si zachoval alespoň část vlastností i bez šíleného tlaku, však zvyšuje šanci, že podobným způsobem můžeme metodou pokus/omyl/náprava nakonec najít i takovou kombinaci matrošů, molekul a výrobního procesu, že jednoho dne dosáhneme i na efektivní supravodič, který nemusí být chladný jako Elsa nebo natlakovaný jako pondělní pracovní porada!

[Ladislav Loukota]

Vědátor vznikl jako spinoff spolku studentů a popularizátorů vědy UP Crowd, dnes jej provozuje spolek Hyperion Media. Krom různých autorů projekt jako šéfredaktor vede Ladislav Loukota – kontaktní mail je [email protected]