Korak bližje

Do električne upornosti pride ne glede na to, kako dobro nek material prevaja električni tok. In zato se ti materiali segrevajo, prihaja do izgub… Razen seveda če ne uporabimo tako imenovanih superprevodnih materialov. V njih upora ni kar pomeni, da se preko takšnih vodnikov električni tok prenaša brez izgub. Odlično, boste rekli. Ja, res je - če ne bi bilo majhne  težave. Zadeva namreč deluje le pri ekstremno nizkih temperaturah. Običajno tam nekje okoli -234° C, kar je seveda popolnoma neuporabno za vsakdanjo rabo. Zato se znanstveniki že vrsto let trudijo najti način, kako do superprevodnosti pri višjih temperaturah. Nekaj uspeha je bilo, a še vedno smo pri -70° C. No ja, bili smo. Znanstvenikom nemškega inštituta Max Planck je uspelo superprevodnost ustvariti pri -23° C.

Pa lepo po vrsti. Zakaj sploh pride do električne upornosti znotraj nekega materiala? Na kratko in zelo preprosto - pri »normalnih« temperaturah imajo elektroni, ki tečejo skozi nek prevodnik, negativni naboj kar pomeni, da se med seboj odbijajo in zato zaletavajo v bližnje atome. To zaletavanje povzroči izgubo precejšnjega dela njihove energije. V praksi to občutimo kot segrevanje električnih naprav, kar je, razen v primeru, ko je segrevanje naloga naprave, seveda izguba energije. Pri superprevodnih materialih zaletavanja elektronov ni in ti tečejo brez da bi se kamorkoli zaletavali. To pomeni, da če bi v neko superprevodno zanko spustili električni tok, bi ta brez dodatnega napajanja po njej tekel neskončno dolgo. Takšna zanka je sicer nesmiselna, saj od tega, da po neki »žici« teče tok, brez da bi čemu služil, ni nikakršne koristi, se pa ta pokaže pri običajnih napravah in tudi pri prenosu energije – če se električna energija od točke A do točke B lahko prenese brez izgub to pomeni, da se lahko v celoti uporabi za to, čemur je namenjena. A vse skupaj je seveda neuporabno, če za superprevodnost potrebujemo tako ekstremno nizke temperature, saj se za ohlajevanje porabi več energije kot bi je prihranili s tem, da se ta prenaša brez upora. Iskati je torej treba metodo doseganja superprevodnosti pri čim višji, po možnosti sobni temperaturi.

In sedaj pridemo do tega, kar so naredili omenjeni nemški znanstveniki. Vzeli so kovino lantan in plin vodik, ju zaprli v tlačno komoro in stisnili s tlakom, 1,7 milijonkrat večjim od atmosferskega. Na ta način so dobili spojino, imenovano lantanov hidrid (LaH₁₀), ki je pokazala dokaj zanimive lastnosti. Ko so jo pričeli ohlajevati so ugotovili, da doseže superprevodnost že pri -23° C, kar je zelo velik korak naprej napram -70° C, kolikor je znašal prejšnji rekord.

In kaj sledi? Iskanje novih spojin seveda. Zelo obetajoč je menda itrijev hidrid, ki bi lahko superprevodnost dosegel pri še višji temperaturi.

Raziskava je bila objavljena v reviji Nature.

Vir: Max Planck, slika Thomas Hartmann