Postignuta superprovodljivost na sobnoj temperaturi, ali ima kvaka

Pod pritiskom između 2 dijamanta,ovaj materijal superprovodi na sobnoj temperaturi. Izvor: A. Fenster

Neki materijali pod određenim uslovima provode struje bez otpora, a karakteriše ih i potpuno odsustvo magnetnog polja. Takve materijale zovemo superprovodnici ili supervodiči/supravodiči. 

Fenomen supravodljivosti 1911. godine otkrio je nizozemski fizičar Heike Kamerlingh Onnes. Poput feromagnetizma i atomskih spektralnih linija, superprovodljivost je pojava koja se može objasniti samo kvantnom mehanikom. Superprovodljivi magneti su neki od najmoćnijih poznatih elektromagneta, a koriste se u MRI / NMR strojevima, masenim spektrometrima, magnetima za upravljanje snopom koji se koriste u akceleratorima čestica i magnetima koji zadržavaju plazmu u nekim tokamacima.

Zbog toga što ovakvi materijali imaju tako različite važne primjene, naučnici pokušavaju stvoriti nove vidove supervodiča. Da bismo dobili supervodič, trebamo određeni materijal ohladiti do vrlo niskih temperatura, tek nešto iznad apsolutne nule i to je glavna "caka" superprovodnika.

Heike Kamerlingh Onnes je proučavao ovisnost električnoga otpora žive o temperaturi. Primijetio je da na temperaturama nižim od 4.2 K (-269 °C), dakle tek nešto višim od apsolutne nule, električni otpor pada na nemjerljivo malu vrijednost. Zbog ovog fenomena će istosmjerna struja u olovnom prstenu uronjenom u tekući helij  nastaviti teći i godinama nakon što se izvor struje isključi. 

Onnes je 1911. uspio u prstenu od žive, čiju je temperaturu održavao na nekoliko stepeni iznad apsolutne temperature pomoću tekućeg helija, proizvesti električnu struju koja je po isključenju njenog izvora tekla dvije godine. To je početak istraživanja ove čarolije.

Heike Kamerlingh Onnes

Potom su otkriveni i visokoteperaturni superprovodnici. No, "visokotemperaturni" u ovom slučaju ne znači nikakvu normalnu temperaturu - opet se radi o niskim temperaturama. Uobičajeni superprovodnici rade pod atmosferskim pritiskom, ali samo ako su vrlo hladni. Čak i oni najsofisticiraniji - keramički materijali na bazi bakrenog oksida - rade samo ispod 133 kelvina (-140 °C). Superprovodnici koji rade na sobnoj temperaturi mogli bi imati velik tehnološki utjecaj.

Zato je otkriće superprovodnika koji radi na sobnoj temperaturi, što se desilo krajem 2020. godine, zaista veliko, iako ima jedva kvaka oko toga. 

Naučnici su stvorili materijal za koji se čini da provodi elektricitet bez ikakvog otpora na temperaturama do oko 15 ° C. To je novi rekord u superprovodljivosti. U radu, objavljenom u Nature 14. 10. 2020. pod naslovom "Room-temperature superconductivity in a carbonaceous sulfur hydride", naučnici s američkog univerziteta u Rochesteru uspjeli su pokazati ovaj fenomen na materijalu sastavljenom od atoma ugljika, sumpoa i hidrogena i to na temperaturi iznad tačke smrzavanja vode. 

Međutim, efekat superprovodljivosti se na ovom materijalu dobija kod pritiska od 267 gigapaskala, što je 2.6 miliona puta veće nego atmosferski pritisak na razini mora i to je ta kvaka. 

UPDATE: 27. 9. 2022. Nešto jako važno da upratimo. Nature je povukao rad o super provodljivosti na sobnoj temperaturi iz 2020. Grupa naučnika je objavila da su uz visok pritisak opservirali superprovodljivost što je bilo epohalno. Ali onda su drugi naučnici počeli malo kopati i postavljati pitanja. Autori rada su razočarani, oni i dalje stoje kod svojih tvrdnji. Ako nešto dođe do objave u Nature, to je obično kako čvrsto. Ali već je bila i STAP afera prije koju godinu. Da li ovo znači da Nature ne valja? Ne. Da li ovo znači da nauka ne valja? Ne. Ovo znači upravo suprotno - da nauka radi. Vidjele o kako će se ovo raspetljati. Science je donio priču o tome.