Nowy materiał nadprzewodzący

Supersieć

Międzyuniwersytecki zespół naukowców  skonstruował nietypowy materiał wielowarstwowy, który może doprowadzić do przełomu w badaniach nad nadprzewodnictwem.

Badacze mogą zoptymalizować jego strukturę, w której warstwy płynnie przechodzą z metalu w tlenki metali. Dzięki temu może on przewodzić prąd o wiele szybciej niż naturalne materiały.

Zespół naukowców składa się z przedstawicieli University of Wisconsin-Madison, Florida State University oraz University of Michigan. Badania pod przewodnictwem profesora Chang-Beom Eom zostały opublikowane w marcowym Nature Materials.

Nadprzewodniki, które obecnie działają jedynie w bardzo niskich temperaturach mają zdolność transportowania znacznych prądów elektrycznych, a także wytwarzają niezwykle silne pole magnetyczne. Są wykorzystywane, m.in. w rezonatorach magnetycznych, czy pociągach Maglev. Posiadają ogromny potencjał w dziedzinie rozwoju urządzeń elektronicznych oraz przesyłu energii.

Powoli, nadprzewodzące warstwowe materiały są coraz częściej stosowane w wysoce zaawansowanych aplikacjach. Dla przykładu, można przywołać urządzenie SQUID, które jest używane do pomiaru pola magnetycznego wykorzystywanego w magnetoencefalografii mózgu. Wykorzystuje się tam 3-warstwowe nadprzewodniki. Jednak największym wyzwaniem w dążeniu do zrozumienia nadprzewodnictwa jest wytworzenie materiałów działających w temperaturach pokojowych. Obecnie, nawet niekonwencjonalne nadprzewodniki potrzebują do pracy temperatury -369 stopni Fahrenheita.

Niekonwencjonalny wysokotemperaturowy nadprzewodnik, pniktycyd, który bazuje na żelazie, daje nam nowe obietnice. Jego skuteczna temperatura pracy jest o wiele wyższa niż w przypadku innych nadprzewodników, takich jak niob, rtęć czy ołów.

Naukowcy badali właściwości supersieci złożonej z pniktycydu. Jest to kompleksowy geometryczny układ atomów o strukturze kryształów, który posiada przynajmniej dwie warstwy. Nadprzewodniki pniktycydu obejmują związki dowolnego z pięciu elementów rodziny azotu z układu okresowego.

Materiał stworzony przez badaczy ma 24 warstwy. Naprzemiennie występują w nim pniktycyd oraz tlenek strontu tytanu. Stworzenie takiej struktury jest niezwykle trudne, z uwagi na jego chemiczną złożoność.

Nowy nadprzewonik ma również lepsze właściwości przewodnictwa. Udało się to dzięki temu, że struktura korzystnie wpływa na optymalizację ilości powstających w materiale prądów wirowych.

Eom widzi możliwości dla naukowców, którzy mogą rozszerzyć gamę nadprzewodników stworzonych przez człowieka. „Istnieje potrzeba inżynierii supersieci dla zrozumienia podstawowych cech nadprzewodnictwa. Mogą one stanowić interfejs prosto do nowego obszaru nadprzewodników temperaturowych.", powiedział naukowiec.

(rr)