První jasný důkaz supravodivosti v materiálu s oxidem nikelnatým

16. 09. 2019

Supravodivost

Vědci z americké National Accelerator Laboratory a Stanford University vytvořili první materiál z oxidu nikelnatého, který vykazuje prokazatelné známky supravodivosti. Materiál s unikátní atomickou strukturou se v mnohém podobá podobným oxidům z mědi, které jsou supravodivodivé za relativně vysokých teplot. Na druhou stranu materiál s nikelnatým oxidem zřejmě neobsahuje stejný typ magnetismu jako supravodivé materiály z mědi. Nový výzkum přináší zcela nové poznatky do studia nekonvenčních supravodivých materiálů.

Výroba výsledného materiálu, který vědci nazvali niklát (nickelate), nebyla snadná. Tým vědců vedený Danfengem Liem z Stanford Institute for Materials and Energy Sciences chtěl vytvořit supravodivý materiál na bázi niklu, protože očekávali, že bude moci dosáhnout supravodivosti za vyšších teplot, než je běžné. K tomu však materiál musí mít nejen správné složení, ale také vhodnou atomickou strukturu. 

Začali tedy s perovskitem, materiálem s unikátní pyramidovou atomickou strukturou, který obsahoval neodym, nikl a kyslík. Do materiálu vědci přidali stroncium, které přimělo elektrony k volnějšímu pohybu. Výsledný materiál nebyl příliš stabilní a vědcům trvalo několik měsíců, než se jim na jeho povrchu podařilo vytvořit tenkou vrstvu. Z materiálu, který tenkou vrstvu tvořil, potom odstranili kyslík, což z něj vytvořilo zcela nový materiál s novou atomickou strukturou. Všechny tyto kroky už byly v chemii dříve dosaženy, nikoli však v této kombinaci.

Nový materiál skutečně prokázal supravodivost, zatím při teplotách 9-15 °K. Podle vědců však jde pouze o začátek a v budoucnosti hodlají s materiálem manipulovat tak, aby dosáhli supravodivosti i při vyšších teplotách.

Supravodivost

Supravodivost je stav materiálu, při kterém dochází k vedení elektrického proudu bez sebemenšího odporu. Zároveň je veškeré magnetické pole vytlačeno vně supravodivého materiálu, což umožňuje magnetickou levitaci. 

K supravodivosti dochází převážně při ochlazení vodiče na extrémně nízké teploty blízké absolutní nule. Existují však i materiály, které mohou být supravodiči při vyšších teplotách. Nový výzkum ukazuje, že supravodivosti lze dosáhnout v množství materiálů a za různých podmínek.

Supravodiče lze využít při přenosu elektřiny na velké vzdálenosti, mohly by výrazně rozšířit použití maglevů, v lékařství by mohly zdokonalit magnetickou rezonanci (MRI) a nakonec by mohly umožnit také výkonnější elektronická zařízení.