Supravodivost za vysokého tlaku

Supravodivost je velmi zajímavý jev, který může mít velký dopad na praktický život. V současnosti se intenzivně hledá materiál, který by supravodivost vykazoval za co nejvyšší, ideálně pokojové, teploty.

Diamant
Krystalický alotrop uhlíku, je tvořen atomy uhlíku, které jsou vázány kovalentními vazbami. Jedná se o výborný vodič tepla, ale elektrický izolant. Vyskytuje se v mnoha barevných modifikacích, ale nejčastěji je bílý.
Ramanova spektroskopie
Spektroskopická technika umožňující pozorování vibračních a rotačních přechodů v molekulách a iontech. Je založena na Ramanově jevu, což je nepružný rozptyl záření.
Supravodič
Vodič, který po ochlazení pod kritickou teplotu vede elektrický proud bez odporu.

Prvním prvkem, u kterého byla prokázána supravodivost byla rtuť, od té doby byl tento jev pozorován u více než 50 prvků. Zhruba třicet prvků je supravodivých za normálního tlaku, zbytek vykazuje supravodivost až za vysokého tlaku. Supravodivých sloučenin a slitin je dnes známo podstatně větší množství. Seznam supravodivých prvků a sloučenin najdete na anglické wikipedii.

Kromě kritické teploty (TC) jsou zde další parametry, které ovlivňují přechod materiálu do supravodivého stavu jde hlavně o kritické magnetické pole (HC), které mimo jiné určuje, jak silné magnety půjde z daného materiálu vyrobit. Zajímavé je i studium vlivu tlaku na supravodivost, za zvýšeného tlaku se podařilo prokázat supravodivost u více než 20 prvků, a existuje předpoklad, že se zvyšujícím se maximálním dosažitelným tlakem, počet těchto prvků poroste. Cílem je opět dosažení supravodivosti za pokojové teploty, která se předpokládá např. u kovového vodíku. Potřebné hodnoty tlaku jsou hodně vysoké, v řádu GPa, takže jich není možné dosáhnout konvenčními prostředky a využívá se především DAC (Diamond Anvil Cell),[4] což je zařízení sestávající ze dvou protilehlých diamantů, vzorek je lisován stlačováním těchto diamantů k sobě. S výhodou se využívá dobré tepelné vodivosti a vysoké průhlednosti diamantu, takže je možné během lisování vzorek studovat např. pomocí Ramanovy spektroskopie. Současné DAC umožňují dosáhnout tlaku 100-200 GPa, což odpovídá zhruba tlaku 2 000 000 atmosfér.

Diamond Anvil Cell

Diamond Anvil Cell. Zdroj: Tobias1984/Commons

Například u lithia byla pozorována supravodivost při tlaku 48 GPa a teplotě 20 K. U síry při tlaku 150 GPa pozorujeme TC 15 K.

Otázkou zůstává, jestli zvyšováním tlaku dokážeme převést do supravodivého stavu všechny prvky, praktičtějším problémem je možnost zvýšení kritické teploty pomocí tlaku, to by mohlo umožnit výrobu supravodičů, které nevyžadují nákladné chlazení kapalným heliem nebo dusíkem.

Odkazy

  1. Superconducting elements under high pressure
  2. Light-induced superconductivity under high pressure
  3. Chinese Researchers Discover New Superconductor by Pressurization
  4. Diamond Anvil Cell

Napsat komentář

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.