Lanthanoidový materiál je supravodivý za (téměř) pokojové teploty  
Když stlačíte vodík s lanthanem na 200 gigapascalů, tak vznikne bizarní superhydrid lanthanu. Podle prvních výsledků jen tahle sloučenina supravodivá za teploty nad bodem mrazu nebo alespoň blízko pod bodem mrazu. Pokojová supravodivost je zase o něco blíž.
Lanthan hraje významnou roli v materiálu, který je supravodivý za rekordně vysoké teploty. Kredit: SPL.
Lanthan hraje významnou roli v materiálu, který je supravodivý za rekordně vysoké teploty. Kredit: SPL.

Na poli výzkumu supravodivosti je jedním z vysněných cílů dosažení supravodivosti při pokojové teplotě. Není to snadné, ale vědecké týmy se k této metě postupně přibližují. Jeden z nich se nedávno zřejmě dostal zatím nejblíže. Jde sice zatím jenom o předběžné výsledky, pokud se ale potvrdí, tak půjde o první prolomení hranice 0 °C v supravodivosti. Pokojová teplota to sice ještě není, je už ale nadohled.

 

Russell Hemley z americké George Washington University ve Washingtonu DC a jeho spolupracovníci pozorovali náhlý pokles elektrického odporu v jistém materiálu při teplotě 7 °C. Tímto materiálem byl „superhydrid“ lantanu LaH10, který si badatelé nasyntetizovali za extrémních podminek. Hemley s kolegy jsou přesvědčeni, že pozorovali fázový přechod materiálu k supravodivosti. Jejich studie vyjde v časopisu Physical Review Letters.

 

Russell J. Hemley. Kredit: George Washington University.
Russell J. Hemley. Kredit: George Washington University.

Podle fyzika Mikhaila Eremetse z německého Max Planck Institutu chemie v Mohuči není překonání hranice 0 stupňů Celsia v supravodivosti nijak zvlášť fyzikálně zásadní. Je to prý ale ohromně důležité psychologicky. Eremets byl přitom v roce 2014 vedoucí týmu, který dosáhl supravodivosti materiálu ze sulfanu (H2S) při tehdy rekordně vysoké teplotě, mínus 83 °C.

 

Supravodivost umí pěkná kouzla. Kredit: Mai-Linh Doan / Wikimedia Commons.
Supravodivost umí pěkná kouzla. Kredit: Mai-Linh Doan / Wikimedia Commons.

Hemley a spol. během svého experimentu umístili diamantovou nádobku do synchrotronu v laboratořích Argonne National Laboratory u Chicaga, stát Illinois. V této nádobce pak stlačili malé množství vodíku a lanthanu působením tlaku 200 gigapascalů, což je téměř 2 miliony atmosfér. Nakonec výsledný materiál zahřáli a sledovali jeho strukturní změny a elektrické vlastnosti pomocí rentgenové difrakce.

 

Badatelé vytvořili novou strukturu, kterou představuje superhydrid lantanu. Z dřívějších experimentů věděli, že by tato látka měla být supravodivá za teplot, které jsou oproti běžným teplotám supravodivosti vysoké. Když Eremets se svým týmem prováděl ověřovací experimenty, tak dosáhli fázového přechodu k supravodivosti při teplotě mínus 23 °C. Je to sice ještě pod bode mrazu, i tak ale jde o úctyhodné výsledky.


Podle Hemleyho je to teprve začátek. Je přesvědčený, že existují další materiály, jejichž fázový přechod k supravodivosti probíhá za ještě vyšších teplot. Také doufá, že jejich experimenty přispějí k vývoji nových supravodivých materiálů, které budou mít podobné elektronické vlastnosti za méně extrémních tlaků. Hemley to vidí jako úsvit nové éry výzkumu a vývoje supravodivosti.

Video:  New Physics and Chemistry in Extreme Environments | Russell Hemley


Literatura
Nature News 19. 12. 2018, Physical Review Letters (accepted 14. 12. 2018).

Datum: 25.12.2018
Tisk článku

Dva hrby ťavy - Mojžiš Martin
 
 
cena původní: 199 Kč
cena: 191 Kč
Dva hrby ťavy
Mojžiš Martin
Související články:

Skotští milovníci extrémů se dostali na dohled kovovému vodíku     Autor: Stanislav Mihulka (13.01.2016)
Jak vytvořit supravodivost v nesupravodivých materiálech     Autor: Stanislav Mihulka (01.11.2016)
Pod tlakem: Vyrobili na Harvardu kovový vodík anebo ne?     Autor: Stanislav Mihulka (01.02.2017)



Diskuze:

Pořád nic použitelného

Milan Štětina,2018-12-26 21:34:11

Z praktického pohledu není nad čím jásat - pořád je to použitelné jen na extrémní aplikace. Sice už není potřeba extrémní teplota (respektive extrémní mráz - teplota jednotky kelvinů nad absolutní nulou), ale zase je potřeba extrémní tlak (nepochopil jsem, jestli jen při vytváření té struktury nebo trvale, ale je to skoro jedno).
Navíc lanthan není úplně obvyklý prvek a je dost drahý. To sice nemusí být na závadu (platina je ještě mnohem dražší a taky se používá), ale masivnímu rozšíření to nepřispěje.

Odpovědět


Re: Pořád nic použitelného

Tomáš Habala,2018-12-27 16:03:51

Supravodivosť je pozorovaná pri tom tlaku.
https://www.sciencenews.org/article/new-hydrogen-rich-compound-may-be-record-breaking-superconductor

Odpovědět


Re: Re: Pořád nic použitelného

Alexandr Kostka,2018-12-27 23:25:26

Udržet tlak milion atmosfér je horší než udržet teplotu -200c. Ovšem co si tak vzpomínám, nedávno se psalo o kovovém vodíku. A ten má nesmírně zajímavé vlastnosti, Sice k vytvoření také vyžaduje obrovský tlak, ale pak má zůstat stabilní i při atmosférickém a co teplot asi 400c nebo tak nějak. A tento materiál s lantanem obsahuje hodně vodíku, možná by šel upravit do stejné podoby. Výsledek by byl impozantní. Supravodivý materiál, který stačí ochladit výkon domácí mrazničky. A když náhodou nastane výpadek proudu, tak pokud nebude požár, tak jej stačí pouze opět ochladit na -30 a jede se dál.

Spíš bych se bál praktické aplikace lidmi. Obrovský laser na oběžné dráze může urychlovat rakety k asteroidům, stejně jako smažit nepřátelskou zemi dole. A bohužel je poměrně jasné, co bude jeho primárním úkolem.

Odpovědět


Re: Re: Re: Pořád nic použitelného

Novák Jiří,2018-12-28 11:39:45

Na smažení postačí zahřát ten kovový vodík nad 400°C :-)

Odpovědět


Re: Re: Re: Pořád nic použitelného

Stanislav Brabec,2019-01-09 14:12:29

Ono už jen dosáhnout milion atmosfér je problém. I kdyby byl vzorek poté, co jej vytáhnou z diamantové kovadliny, stabilní, stále jsou to sotva nanogramová množství.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Pořád nic použitelného

Josef Hrncirik,2019-01-09 19:11:30

četl jsem původní články již cca před měsícem.
Vzorek hydridu LaH10 měl v kovadlince průměrek jen 25 um a měl tedy hmotnost cca 16 ng a vznikl z cca 0,24 mm3 vodíku (bublinka méně než makové semínko). Aby to zreagovalo, zahřáli to pulzem laseru na cca 1000°C. Reaguje to i s diamantovou stěnou.
Věštili sice i IČ spektra či X krystalografii a měřili vodivost napařenými Ta eldami s napařeným CaF2 isolátorem. Těsnili to prý Fe. 4 elektrody byly namačkané do 25 um při extrémním tlakem.
Ani se nedivím, že při kalibracích měli často záporný odpor v části s LaH10 a i 0 se tam dala snadno najít.
Jasné však je, vysokotlaká modifikace LaH10 snížením tlaku přejde na nevodivou modifikaci a dalším snížením z ní uteče minimálně 7 H.
Naděje že vznikne metastabilní kovový H je 0.
Rozbít pouhým tlakem extrémně stabilní H2 molekuly až do mřížky kovového vodíku je prakticky neproveditelné a hlavně se stlačený H okamžitě zvrtne snížením tlaku do stabilních nevodivých H2. Připouštím existenci cca kovového H, ale pravděpodobně až při vysoké teplotě a nedosažitelném tlaku. Obávám se že o žádné metastabilitě nepůjde uvažovat ani v drastických podmínkách.
Vysokotlaké modifikace ledu jako soustava dobře vázaných molekul vody vodíkovými můstky by k metastabilitě měly mít blízko.
Nevím, že by už někdo přišel se senzací meta či stabilní vysokotlaké či dokonce vodivé či kyselé vody a třeba by s ní vyryl rýhu do skla a ev. ji těžce odpařoval či pálil autogenem.

Odpovědět


Re: Pořád nic použitelného

Pavel Hudecek,2018-12-28 13:59:35

Je dobré si uvědomit, že se jedná o první materiál nové kategorie. Teprve časem se ukáže, zda jsou v ní i nějaké prakticky použitelné.

Odpovědět




Pro přispívání do diskuze musíte být přihlášeni












Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace