Překvapivý objev: Vědci vylepšili klasický nástroj a otevírají novou éru supravodivosti bez energetických ztrát

Fyzici z Harvardovy univerzity dosáhli významného pokroku v dlouhodobé výzvě kondenzované fyziky: vývoji supravodičů, které by fungovaly při pokojové teplotě a přenášely elektřinu bez jakýchkoli ztrát.

Fyzici z Harvardovy univerzity dosáhli významného pokroku v dlouhodobé výzvě kondenzované fyziky: vývoji supravodičů, které by fungovaly při pokojové teplotě a přenášely elektřinu bez jakýchkoli ztrát. Jejich nový výzkum, publikovaný v časopise Nature, přináší nové poznatky o tom, proč jeden slibný supravodič vykazoval dosud záhadně nejednotné výsledky.

Tým vědců použil inovativní metodu ke studiu materiálů pod vysokým tlakem. K jednoduchému zařízení, které v minulém století průkopnicky vynalezl nositel Nobelovy ceny z Harvardu, přidali kvantové senzory. Tento vylepšený nástroj se pravděpodobně stane klíčovým pro budoucí výzkum. „Můžeme klást otázky pod vysokým tlakem, které jsme dříve nemohli,“ uvedl Norman Yao, profesor fyziky a hlavní autor studie. „A otázka, kterou od kolegů dostáváme nejčastěji, zní: Můžete změřit i náš kámen?“

Většina současných vodičů přenáší elektřinu s určitým odporem, což vede ke ztrátám energie. Například ve Spojených státech se při přenosu ztratí asi 5 % elektřiny, v některých zemích dokonce až polovina. Supravodiče s nulovým odporem by znamenaly revoluční inovaci, protože by eliminovaly veškeré energetické ztráty. V teorii by lepší supravodiče mohly ekonomicky zefektivnit přenos energie například z větrných farem na Sibiři do východní Asie nebo ze solárních panelů na Sahaře do Evropy.

Mají také obrovský potenciál v dalších oblastech, jako jsou magnetické technologie, motory, maglev vlaky, vysokorychlostní urychlovače částic a systémy magnetické rezonance (MRI). V současné době vyžadují MRI přístroje kapalné helium pro ochlazení supravodivých cívek na minus 269 stupňů Celsia.

Supravodiče byly objeveny již v roce 1911, ale praktické aplikace zůstávaly dlouho nedosažitelné kvůli extrémně nízkým teplotám, které materiály vyžadovaly. Průlom nastal v roce 1986, kdy J. Georg Bednorz a K. Alex Müller objevili supravodivé oxidy mědi, neboli kupráty, které fungovaly při mnohem vyšších teplotách než dříve známé materiály. Tento objev vyvolal historickou konferenci známou jako „Woodstock fyziky“ a odstartoval hledání dalších „vysokoteplotních“ (což znamená méně chladných) supravodičů.

Mezi prvními navrženými materiály byly nikláty – vrstvené oxidy niklu, které jsou chemickými „bratranci“ kuprátů. V roce 2023 byl objeven první objemový niklátový supravodič. Tento objev vyvolal nadšení, protože materiál měl kritickou teplotu nad bodem varu kapalného dusíku (minus 196 stupňů Celsia, což je sice pro člověka smrtelně chladné, ale pro supravodič relativně teplé). Zároveň však vyvolal opatrnost, protože supravodivost se objevila pouze za extrémně vysokých tlaků. Materiál vykazoval záhadně nejednotný výkon, což vedlo některé vědce k domněnce, že pouze malé procento materiálu bylo skutečně schopno supravodivosti. Nový výzkum harvardských fyziků pomáhá tyto nejasnosti objasnit a otevírá cestu k pochopení a optimalizaci těchto slibných materiálů.