Nový rekord v supravodivosti: Materiál funguje při -190 °F i za běžného tlaku, mění energetiku

Vědci z University of Houston a Argonne National Laboratory (ANL) překonali třicetiletý rekord v supravodivosti, když dosáhli supravodivého stavu při teplotě 151 kelvinů (přibližně -190 stupňů Fahrenheita) za běžného atmosférického tlaku. Předchozí rekord, držený od počátku 90.

Vědci z University of Houston a Argonne National Laboratory (ANL) překonali třicetiletý rekord v supravodivosti, když dosáhli supravodivého stavu při teplotě 151 kelvinů (přibližně -190 stupňů Fahrenheita) za běžného atmosférického tlaku. Předchozí rekord, držený od počátku 90. let, činil 133 kelvinů (-220 stupňů Fahrenheita).

Tento průlom je významný, protože supravodiče dokážou vést elektřinu bez jakéhokoli odporu, což by mohlo zásadně změnit energetické sítě, eliminovat ztráty energie a umožnit vývoj výkonnějších magnetů, kvantových technologií a fúzních systémů. Většina supravodičů však vyžaduje extrémně nízké teploty, a ty, které se blíží pokojové teplotě, zase potřebují obrovské tlaky, což je mimo laboratorní podmínky nepraktické.

Tým pracoval s měděno-oxidovým supravodičem nazvaným Hg-1223. Klíčem k úspěchu bylo krátkodobé vystavení materiálu extrémnímu tlaku, téměř 30 gigapascalů (přibližně 300krát vyšší tlak než na dně oceánu), v diamantové kovadlinové komůrce. Během tohoto stlačení se supravodivá teplota materiálu výrazně zvýšila. Následně vědci tlak rychle uvolnili, zatímco vzorek udržovali v chladu. Tento proces, známý jako tlakové kalení, uvěznil materiál v metastabilním stavu, který zabránil jeho atomové struktuře v úplném návratu do původního stavu. Díky tomu si vzorek udržel supravodivost při 151 kelvinech i po úplném odstranění tlaku, čímž překonal předchozí rekord o 18 kelvinů.

Rentgenové záření z Advanced Photon Source v Argonne National Laboratory odhalilo, že rychlé uvolnění tlaku zanechává v krystalové struktuře materiálu četné mikroskopické defekty. Tyto defekty, které jsou obvykle považovány za nedokonalosti, v tomto případě pomáhají stabilizovat supravodivý stav. Zjištění naznačují, že materiál si uchovává jakousi „strukturní paměť“ vysokotlakého prostředí, což mu umožňuje udržet si supravodivost při vyšších teplotách.

Přestože nový rekord stále vyžaduje chlazení a materiál funguje daleko pod pokojovou teplotou, studie prokazuje, že supravodivost zesílená tlakem může přežít i po jeho odstranění. To je výsledek, po kterém mnoho vědců dlouho toužilo. Na rozdíl od supravodičů vyžadujících neustálý extrémní tlak lze tento nový materiál nyní studovat za běžných laboratorních podmínek, což usnadní výzkum mechanismů jeho chování a potenciálních aplikací. Dalším krokem bude zjistit, zda lze stejnou strategii aplikovat i na jiné supravodiče, což by mohlo otevřít praktickou cestu k supravodičům fungujícím za stále běžnějších podmínek. Studie byla publikována v časopise PNAS.