Reply To: zanimivosti
Napredki v razvoju superprevodnikov
- Matej Huš :: danes ob 17:43
- Znanost in tehnologija
Halkogenidni superprevodnik, površina
Nature – Lani je učinek superprevodnosti
praznoval sto let, a do danes še nismo našli materialov, ki bi imeli to
lastnosti pri temperaturah, ki so vsaj blizu sobni. Pravzaprav nismo
uspeli dokazati niti ali tovrstni materiali zagotovo obstajajo ali
zagotovo ne. Toda razvoj je vseeno prinesel precej novih spoznanj in
materialov.
Superprevodniki so materiali, ki imajo električno
upornost enako nič. Pri dovolj nizkih temperaturah ima takšno lastnost
precej spojin, a se z naraščanjem temperature zelo hitro uniči. Načeloma
jih lahko po kritični temperaturi, torej najvišji temperaturi, kjer še
izkazujejo superprevodnost, razdelimo na nizkotemperaturne in
visokotemperaturne superprevodnike – ločnica med njimi je vrelišče
tekočega dušika pri -196 °C, saj je to najnižja zelo enostavno dosegljiva temperatura.
Konvencionalne superprevodnike imenujemo tiste, katerih vedenje pojasnjuje teorija BCS
(Bardeen, Cooper in Schrieffer) o kondenzaciji elektronskih parov v
stanje, podobno bozonom (elektroni so sicer fermioni!). Najvišjo
kritično temperaturi med temi ima magnezijev diborid z -234 °C. Precej
bolj zanimivi so nekonvencionalni superprevodniki, ki imajo precej višje
kritične temperature. Leta 1986 so odkrili kupratne
(baker vsebujoče) superprevodnike, med katerimi ima rekorder kritično
temperaturo pri -138 °C. Do sobne temperature je torej še dolga pot, a
smo se ji približali že več kot na polovico.
Leta 2008 pa so odkrili novo vrsto nekonvencionalnih superprevodnikov, ki se imenuje železovi halkogenidni
superprevodniki, ker v njih med drugimi elementi nastopata železo in
selen. Zanimivi so, ker se v vrsti lastnosti razlikujejo od vseh ostalih
superprevodnikov. Za razliko od ostalih so močno magnetni, medtem ko
pri ostalih močno magnetno polje superprevodnost uniči. Razlage za
obnašanje halkogenidnih superprevodnikov še ni.
Poleg
temperature na superprevodnost vpliva tudi tlak, ki nad določeno
vrednostjo uniči superprevodnost. Čeprav tlak ne spremeni bistveno
kemične zgradbe materiala,, vpliva na pojav. Znanstveniki so sedaj
odkrili nove materiale z nestehiometrično sestavo (Tl0.6Rb0.4Fe1.67Se2, K0.8Fe1.7Se2, in K0.8Fe1.78Se2),
v katerih se z zvišanjem tlaka superprevodnost ne zmanjšuje
predvidljivo. Omenjeni materiali imajo sicer nizke že kritične
temperature same po sebi (okrog -240 °C), a se z višanjem tlaka dogajajo
zanimive stvari. Najprej superprevodnost upada, pri okoli 100.000
atmosferah izgine in se nenadoma ponovno pojavi pri 130.000 atmosferah.
Zanimivo je, da se pri tem tlaku kritična temperatura pomakne k višjim
vrednostim okoli -225 °C (kritična temperatura in tlak sta povezana, saj
je mogoče narisati fazni diagram superprevodnosti).
Omenjeno
obnašanje ni bilo opaženo še pri nobenem drugem materialu, saj povsod z
naraščanjem tlaka prevodnost monotono upada. Ker je že sam vzrok za
nastanek superprevodnosti v železovih halkogenidih slabo poznan, avtorji
ne špekulirajo o razlagi zanimive tlačne odvisnosti. Članek je objavljen v Nature.
“Synchronicity is God’s way of remaining anonymous.”