Sciencemag.cz
Doporučujeme
Střípky ze světa supravodičů. Hydridy lutecia, yttria i skandia. Oxidy niklu na několik způsobů. Jak se vyhnout nutnosti extrémních tlaků?
Nový výzkum tvrdí, že horní hranice teploty supravodivého přechodu je spjata se základními konstantami přírody – hmotností elektronu, jeho nábojem a Planckovou konstantou. Došli k tomu Kostya Trachenko a jeho kolegové z Queen Mary University of London. Závěr zní, že principiální horní hranice se pohybuje v rozmezí stovek až tisíců Kelvinů, tedy pohodlně zahrnuje i pokojovou teplotu a základní konstanty ji nijak nevylučují. Z toho samozřejmě ještě nevyplývá, že nějaký supravodič za pokojové teploty (a tlaku) musí existovat, zda je prakticky použitelný (stabilní za našich podmínek apod.) a zda ho v prakticky nekonečném stavovém prostoru dokážeme najít.
Můžeme si ale představit svět s jinými základními konstantami, kde by příslušné hranice byly jiné. Supravodivost by třeba byla běžná, vůbec by nefungovaly varné konvice; až na to, že bychom to nejspíš nikdy nezjistili, protože bychom sami neexistovali.
Kostya Trachenko et al, Upper bounds on the highest phonon frequency and superconducting temperature from fundamental physical constants, Journal of Physics: Condensed Matter (2025). DOI: 10.1088/1361-648X/adbc39. On arXiv: DOI: 10.48550/arxiv.2406.08129
Zdroj: Queen Mary University of London / Phys.org
Hydridy na x způsobů
V roce 2023 publikovala skupina vědců kontroverzní článek o supravodivém materiálu obsahujícím prvek vzácných zemin lutecium – hydrid lutecia dopovaný dusíkem. Nový výzkum se zaměřuje na to, zda by se lutecium nedalo nahradit příbuznými prvky – yttriem a skandiem. S cílem co nejvíce zvýšit teplotu supravodivého přechodu se Adam Denchfield a jeho kolegové z University of Illinois (Chicago) dostali ke třem typům kubických strun.
V simulacích se kritické teploty pohybují kolem 200 K, nicméně by nemusely vyžadovat vysoký tlak (na rozdíl od již známých supravodičů fungujících opravdu skoro při pokojové teplotě, ale jen za obřích tlaků).
Adam Denchfield et al, Designing multicomponent hydrides with potential high T c superconductivity, Proceedings of the National Academy of Sciences (2024). DOI: 10.1073/pnas.2413096121
Zdroj: University of Illinois at Chicago / Phys.org
Supravodiče na bázi oxidů niklu
Výzkumníci pokročili také při studiu nové třídy vysokoteplotních supravodičů: vytvořili supravodiče, které pracují při pokojovém tlaku. Po desetiletí se pozornost zaměřovala na kupráty (oxidy mědi), které jsou známé svou schopností dosáhnout supravodivosti při relativně vysokých teplotách. Přibližně před pěti lety objevil tým výzkumníků z SLAC National Accelerator Laboratory a Stanfordovy univerzity supravodivost v sloučeninách niklu (poznámka: nikeláty, nikláty – dále se uvádí např. vzorce La3Ni2O7, ale lépe o tom asi uvažovat jako o kombinovaném oxidu než o soli, když se současně uvádí, že jde o analog kuprátů).
Viz také: Supravodivost oxidů mědi a niklu se liší
Loni v létě jiná skupina výzkumníků oznámila supravodivost v nové třídě oxidů niklu při teplotách srovnatelných s kupráty. Tyto materiály však vyžadují extrémní tlaky, aby se jejich supravodivý stav stabilizoval. Takových podmínek lze dosáhnout pouze pomocí diamantových kovadlinek, což ztěžuje studium materiálu i jeho případné praktické aplikace.
Nyní se tým Stanfordu a SLAC pod vedením Harolda Hwanga zaměřil na techniky růstu tenkých vrstev. Namísto vnějšího tlaku použili substráty, např. vrstvu SrLaAlO4, které stlačený materiál stabilizují. Díky jejich přístupu se poprvé podařilo zachovat supravodivost v těchto materiálech i při pokojovém tlaku. Teplota supravodivého přechodu materiálu se pohybuje od -247 °C do -231 °C v závislosti na úrovni stlačení.
Eun Kyo Ko et al, Signatures of ambient pressure superconductivity in thin film La3Ni2O7, Nature (2024). DOI: 10.1038/s41586-024-08525-3
Zdroj: SLAC National Accelerator Laboratory / Phys.org
Také výzkum University of Houston se týká stabilizace supravodivosti vzhledem k potřebě tlaku. Zkoumanou sloučeninou byla molekula Bi2Sb3Te6 (poznámka: v původní studii ve zlomcích; proč se to tak někdy píše?). Zde se použitá technika označuje jako PQP (pressure-quench protocol).
Liangzi Deng et al, Creation, stabilization, and investigation at ambient pressure of pressure-induced superconductivity in Bi 0.5 Sb 1.5 Te 3, Proceedings of the National Academy of Sciences (2025). DOI: 10.1073/pnas.2423102122
Zdroj: University of Houston / Phys.org
