Visokotemperaturna supravodljivost ili, drugim riječima, svojstvo materijala da vodi struju bez ikakva otpora, koja više od 30 godina intenzivno zaokuplja pozornost znanstvene zajednice, ima svoje nove znanstvene rezultate, čija eksperimentalna istraživanja potpisuju znanstvenici zagrebačkog PMF-a: Neven Barišić, Damjan Pelc i Miroslav Požek, u suradnji s Petrom Popčevićem s Instituta za fiziku. Njihova istraživanja, predstavljena jučer na Prirodoslovno-matematičkom fakultetu, pokazala su, naime, kako u visokotemperaturnim supravodičima na bazi kuprata (spojeva bakar-oksida) postoje dva suštinski drukčija tipa naboja, ustvrdivši pritom da supravodljivost suptilno ovisi o njihovu omjeru i međudjelovanju. Koliko je takvo istraživanje važno, svjedoči i činjenica da je kroz godina istraživanja supravodljivosti dobiveno 11 Nobelovih nagrada, što čini 10 posto svih nagrada dodijeljenih u području fizike.
No kako laiku objasniti supravodljivost? Pojednostavljeno rečeno: to je stanje pojedinih materijala u kojem električna otpornost sasvim nestaje, tj. električne struje teku bez bilo kakvog otpora.
Nepokretni naboji su ‘ljepilo’
Pojava je fascinantna kao prirodni fenomen, a jasno je da bi u današnjem svijetu koji strateški ovisi o energentima, široka primjena supravodljivih materijala iz temelja utjecala na visokotehnološki razvoj. Primjerice, dramatično bi se smanjile cijene transporta i skladištenja energije ili bi se pak omogućila jednostavna izrada snažnih magneta za superbrze vlakove koji lebde na magnetskim jastucima.
Važni rezultati istraživanja naših znanstvenika već su objavljeni u vodećim svjetskim znanstvenim časopisima poput Nature Communications i Nature Partner Journal – Quantum Materials. U novoobjavljenim radovima istaknuto je da u kupratima postoje dva fundamentalno različita ponašanja naboja koja su presudna za razumijevanje elektroničkih osobina materijala. Dio nositelja naboja je lokaliziran, dok se istovremeno drugi dio nositelja naboja slobodno kreće kroz materijal. Po ovoj interpretaciji, o omjeru pokretnih nositelja naboja i onih lokaliziranih ostvaruje se osjetljiv međuodnos koji određuje supravodljivu temperaturu. Sami znanstvenici poručuju kako činjenica da su dobili takozvanu privlačnu interakciju šupljina naznačava i rješenje.
– Postoji međudjelovanje pokretnih i nepokretnih nositelja naboja koji upravljaju u visokotemperaturnim supravodljivim svojstvima sustava. Pri tome nepokretni naboji djeluju kao “ljepilo” koje vezuje pokretne nositelje naboja u Cooperove parove, koji su temelj za razumijevanje klasičnih supravodiča. Jednom upareni nositelji naboja mogu postati supravodljivi i materijal može prenijeti struju bez otpora – objasnio je Petar Popčević.
Nova tehnološka revolucija
To znači da za dobivanje supravodljivosti mora postojati, kako su naglasili znanstvenici, fina ravnoteža pokretnih i nepokretnih nositelja naboja. Ako ima premalo lokaliziranih nositelja naboja, kažu, onda nema dovoljno “ljepila” za uparivanje pokretnih nositelja naboja. Ako je, s druge strane, premalo pokretnih nositelja naboja, onda nema dovoljno pokretnih naboja koji bi se kondenzirali u supravodljivo stanje. U oba slučaja, naglašava tim s PMF-a, nestankom jednog od sustava nositelja naboja nestaje i supravodljivost. S druge strane, pri optimalnom omjeru supravodljivost ostvaruje svoju najvišu temperaturu.
– Naš je izazov bio dokazati da se omjer pokretnih i nepokretnih naboja mijenja postupno kao funkcija temperature ili dopinga, uz uvijek isto karakteristično vrijeme raspršenja za pokretne nositelje naboja – objašnjava Miroslav Požek. Da su ovakvim rezultatom dostigli sveobuhvatnu studiju iz koje će izvesti konceptualnu jasniju fenomenološku sliku supravodljivosti, naglasio je i Neven Barišić, inače dobitnik nagrade Europskog istraživačkog vijeća (ERC) za istraživanja u području supravodljivosti, fenomena koji znanstvenici istražuju desetljećima.
– Mnogo je materijala koji pokazuju karakteristike supravodljivosti na temperaturama blizu apsolutne nule za koje znamo što se događa. No pravi je izazov razumjeti supravodljivost u kupratima, gdje se ona pojavljuje na mnogo višim temperaturama. Mislim da smo zahvaljujući našim istraživanjima tom cilju bitno bliži. Time korak po korak nalazimo put prema supravodičima na sobnoj temperaturi, svojevrsnom “svetom gralu” fizike čvrstog stanja – objašnjava prof. Barišić, svjestan da je njegov tim došao je do izvanrednih rezultata koje bi mogle duboko promijeniti način na koji istražujemo složene materijale i općenito fenomen visokotemperaturne supravodljivosti. A dosadašnji rezultati istraživanja supravodljivosti primjenjuju se najviše u medicini – to je magnetska rezonancija. No neke zemlje svijeta već sada rezultate primjenjuju na dalekovodima i senzorima, a trenutak kada znanstvenici postignu supravodljivost na sobnoj temperaturi značio bi novu tehnološku revoluciju.
Pogledajte video o misterioznim ljudima - tko su zelena djeca, svjedokinja Kennedyjeva ubojstva...
Ne interesira me ni Pelješki most ni ustaše i partizani, već samo da li je Srpska premijerka postala tata?!