17

Nadprzewodnictwo w temperaturze pokojowej osiągnięte. Udało się, ale jest haczyk…

Nadprzewodnictwo to zjawisko wykryte po raz pierwszy już ponad 100 lat temu. Stworzenie materiału wykazującego takie cechy w normalnych warunkach jest marzeniem naukowców i bez wątpienia przyniesie Nobla i miliardy dolarów zysku komuś, komu uda się to w końcu osiągnąć. Niestety, postępów w tej dziedzinie jest powolny, a warunki w jakich jesteśmy w stanie zmusić materiały do takiego zachowania powodują, że wykorzystywane są bardzo marginalnie. Dziś jednak naukowcy zrobili być może pierwszy duży krok na drodze do prawdziwego przełomu.

Nadprzewodnictwo, czyli co?

Krótko mówiąc, jest to taki stan danego materiału, w którym nie występuje u niego opór elektryczny. Dzięki temu energię elektryczną można przesyłać zupełnie bez żadnych strat. Nie trzeba chyba nikomu wyjaśniać, jak potężne oszczędności przyniosłoby stworzenie takich materiałów, dla całej naszej bazującej na prądzie cywilizacji.

Dodatkowym „bonusem” jest efekt Meissnera polegający na wypchnięciu pola magnetycznego, który umożliwia nadprzewodnikom lewitację przy zastosowaniu magnesu. Przy nadprzewodnictwie osiąganym w normalnych temperaturach, mogłoby to otworzyć dla nich szereg zastosowań w transporcie, umożliwiając na przykład tworzenie pociągów podobnych do japońskiego Mag-Lev, ale o znacznie prostszej konstrukcji.

Droga przez mękę

Niestety, do dziś, aby osiągnąć, a właściwie wymusić taki stan, trzeba było materiały bardzo mocno schładzać, co oczywiście powodowało, że utrzymanie takiej linii wymagałoby… ogromnych nakładów energii użytej do jej utrzymania w takim stanie, a do tego wymuszały skomplikowaną budowę samej linii. Nieekonomiczne i nie do zrealizowania na dużą skalę przy dzisiaj dostępnych technologiach.  Od czasu kiedy to zjawisko zostało odkryte przez Kamerlinga Onnesa w wyniku eksperymentów z różnymi związkami udało się uzyskiwać ten stan w coraz wyższych temperaturach, ale jeszcze niedawno rekord „wisiał” na poziomie -23°C.

W ostatnich latach prace jednak przyśpieszyły, między innymi dzięki badaniom naukowców z Instytutu im. Maxa Plancka w Moguncji. Jednak prawdziwego „temperaturowego” przełomu dokonał zespół naukowców z Uniwersytetu w Rochester. Naukowcy najpierw robili próby przy użyciu najbardziej obiecującej grupy związków, wodoru z lekkimi metalami i przy próbach z itrem udało im się osiągnąć nadprzewodnictwo w -11°C. Następnie spróbowano innego podejścia i zastosowano kombinację siarki, wodoru i węgla. Właśnie przy użyciu tak stworzonego materiału nadprzewodnictwo pojawiło się przy 15°C. Tutaj dochodzimy niestety do tytułowego haczyka.

Nie otwierajcie jeszcze szampanów…

Tym haczykiem dalej są warunki, w jakich to zjawisko zachodzi. Naukowcom udało się pokonać barierę temperatury, ale aby wytworzyć i utrzymać nadprzewodnictwo potrzeba dla odmiany ogromnego ciśnienia. W przypadku tego „rekordowego” materiału,  jest to bagatela 2600000 atmosfer. Jednocześnie ilość materiału który udało się wytworzyć jest mikroskopijna.  Udało się stworzyć cząstki wielkości 25 do 36 mikronów, przez co naukowcy nie są na razie w stanie zbadać dokładnie ich struktury.

Niemniej, jest to przełom wytyczający kierunek kolejnych badań. Teraz naukowcy będą pracować nad materiałami opartymi o wodór, próbując wytworzyć takie, które będą wymagały coraz mniejszego ciśnienia. Przykładowo, związki z użyciem itru wymagały „tylko” 1700000 atm, ale dawały gorsze wyniki temperaturowe. Teraz naukowców czeka żmudna praca z setkami, albo i tysiącami kolejnych kombinacji.

Nie da się obecnie powiedzieć, czy przed nami kilka, czy kilkadziesiąt lat kolejnych prób, ale jeśli uda się w końcu stworzyć taki materiał, z pewnością będzie to przełom nie tylko naukowy, ale i cywilizacyjny. Jeśli udałoby się też opracować wydajny i stabilny reaktor pracujący w oparciu o mechanizm fuzji atomowej, o którym niedawno pisałem, to sporo dzisiejszych problemów energetycznych i ekologicznych przestałaby istnieć.

Źródła: [1]