Klasická supravodivost vyžaduje extrémní mráz. Kredit: University of Rochester.

Supravodivost byla objevena již více než před stoletím. Za tu dobu se dočkala celé řady pozoruhodných aplikací, jako jsou maglevy a magnetická rezonance. Využitelnost supravodivosti ale doposud zásadně komplikuje extrémně nízká provozní teplota, kterou je pochopitelně obtížné dosáhnout a pak také udržet.

Přesto jsou supravodivé materiály velmi populární. Nekladou žádný elektrický odpor a jsou superdiamagnetické, tj. ve svém nitru zcela kompenzují změny vnějšího magnetického pole a trvale vypuzují magnetické siločáry ven. Problém je ovšem v tom, že typicky fungují za teplot nižších než mínus 140 °C, což je velmi nákladné. Řada výzkumných týmů po celém světě proto pracuje na vývoji supravodičů, které by nebylo nutné tak příšerně mrazit.

Ranga Dias. Kredit: University of Rochester.

V těchto dnech k zajímavému průlomu, který si připsal Ranga Dias z britské University of Rochester a jeho tým. Dias věří, že jejich objev přispěje k proražení bariér, které doposud brání mnohem širšímu využití supravodivosti. Pro něho i mnoho dalších badatelů je supravodivost za pokojové teploty „svatým grálem“ fyziky kondenzovaného stavu.

Fyzici mají v tomto odvětví za sebou dlouhé roky experimentování s rozličnými materiály, jako jsou například oxidy mědi a sloučeniny železa. Diasův tým ale nakonec uspěl s jiným prvkem. Jak Dias upozorňuje, z fyzikálních vztahů vyplývá, že supravodiče za pokojové teploty potřebují pevné vazby a lehké chemické prvky. S kolegy se nakonec dostali k vodíku, který je nejlehčím prvkem vůbec a vodíkové vazby patří k těm nejsilnějším.

University of Rochester, logo.

Jistou vadou na kráse je, že se vodík stává kovovým materiálem pouze za opravdu hodně extrémních tlaků. Dias s kolegy proto hledali recept na materiál, který by byl bohatý na vodík, ale zároveň by obsahoval další látky, které by umožnily kovovitost za poněkud nižších tlaků. Nakonec zvítězil recept, který obsahuje vodík, uhlík a síru. Z této směsi pak v zařízení DAC (diamond anvil cell), v němž lze vytvářet extrémní tlaky, syntetizovali hydrid síry a uhlíku. Takto vzniklý materiál je supravodivý při teplotách kolem 14,5 °C. Stačí k tomu vytvořit tlak nějakých 2,7 milionů atmosfér.

Materiály, které budou supravodivé za méně mrazivých teplot, přinesou lepší maglevy, lepší magnetickou rezonanci a jistě i spoustu dalších aplikací. Jenom to bude chtít snížit vážně monumentální tlaky, které museli Dias a spol. použít k výrobě svého pokojového supravodiče. Prý na tom už pracují.

Video: The World's First Room Temperature Superconductor

Literatura

University of Rochester14. 10. 2020.

Nature 586: 373–377.