Członkowie zespołu zajmującego się tą sprawą pracowali nad dobrze znanym nadprzewodnikiem ceramicznym z grupy tlenków miedzi, oznaczanym jako Hg-1223. Materiał ten został odkryty w latach 90. i do dziś pozostaje jednym z rekordzistów pod względem temperatury, w której zaczyna wykazywać nadprzewodnictwo. Do tej pory przy normalnym ciśnieniu przechodził w stan nadprzewodzący w temperaturze około minus 140 stopni Celsjusza.
Czytaj też: Odebrali sygnał, a teraz debatują nad nową fizyką. To neutrino trudno dopasować do istniejących ram
Od ponad trzech dekad fizycy próbowali znaleźć sposób na dalsze podniesienie tej temperatury. Wiadomo było, że pod bardzo wysokim ciśnieniem właściwości materiału poprawiają się. Problem polegał jednak na tym, iż po usunięciu ciśnienia temperatura krytyczna natychmiast spadała do wcześniejszych wartości.
Autorzy publikacji zamieszczonej na łamach PNAS zastosowali jednak metodę polegającą na gwałtownym “wyłączaniu” bardzo wysokiego ciśnienia po wcześniejszym schłodzeniu materiału. W eksperymencie niewielkie próbki ceramiki zostały najpierw ściśnięte w specjalnej prasie diamentowej do wartości nawet 300 tysięcy razy większej niż normalne ciśnienie atmosferyczne. Następnie materiał schłodzono do temperatury bliskiej zeru absolutnemu, po czym szybko usunięto ciśnienie.
Nadprzewodnictwo oznacza możliwość przesyłania energii bez jakichkolwiek strat
Ku zaskoczeniu naukowców struktura materiału zachowała część zmian wywołanych ogromnym naciskiem. Dzięki temu temperatura, przy której pojawia się nadprzewodnictwo, wzrosła do około minus 122 stopni Celsjusza. Oznacza to poprawę o około 18 stopni w stosunku do wcześniejszego rekordu dla tego materiału przy normalnym ciśnieniu. Co istotne, efekt nie był chwilowy. Badacze sprawdzili próbki ponownie po dwóch tygodniach i zaobserwowali, że podwyższona temperatura krytyczna wciąż się utrzymuje. To świetny prognostyk, bo dający nadzieję na to, że zastosowana metoda może trwale zmieniać strukturę krystaliczną materiału w sposób korzystny dla nadprzewodnictwa.
Autorzy pracy podkreślają coś jeszcze: choć do nadprzewodnictwa w temperaturze pokojowej wciąż daleko, ich sukces może otworzyć nowy kierunek badań. Jeśli podobne techniki okażą się skuteczne także w innych materiałach, możliwe będzie dalsze podnoszenie temperatury działania nadprzewodników bez konieczności stosowania ekstremalnych ciśnień.
Czytaj też: Silnik przyszłości nie potrzebuje większej mocy. Potrzebuje lepszego materiału
A mówimy o czymś, co może przydać się w codziennym funkcjonowaniu. Nieprzypadkowo nadprzewodniki od dawna uważane są za jedną z najbardziej obiecujących technologii przyszłości. Materiały tego typu przewodzą prąd elektryczny bez strat energii, co mogłoby znacząco zmienić sposób przesyłania energii elektrycznej, rozwój komputerów kwantowych czy technologie związane z energetyką jądrową i syntezą termojądrową.
