Dwa nowe związki nieorganiczne wykazujące niekonwencjonalne nadprzewodnictwo odkrył polsko-amerykański zespół naukowców. Wyniki ich badań opublikowało czasopismo „Advanced Functional Materials”.
Po blisko dwóch latach interdyscyplinarnych badań, realizowanych w ramach grantów Narodowego Centrum Nauki OPUS i HARMONIA, polsko-amerykański zespół naukowców odkrył materiały, które wykazują nadprzewodnictwo przy niskowymiarowej i niecentrosymetrycznej strukturze oraz przy stosunkowo wysokiej, jak na nadprzewodniki tego rodzaju, temperaturze krytycznej (5-7K).
Odkryte przez nasz zespół nadprzewodniki występują w nowym typie struktury krystalicznej, który nie był wcześniej opisany w literaturze. Dotychczas poszukiwano nadprzewodników w strukturach o wysokiej symetrii, a tu mamy do czynienia ze strukturą jednoskośną i niecentrosymetryczną. „Gryzie się” z przewidywaniami teorii opisującej nadprzewodnictwo, według której środek symetrii w strukturze krystalicznej musi istnieć – tłumaczy prof. dr hab. inż. Tomasz Klimczuk (na fot.) z Wydziału Fizyki Technicznej i Matematyki Stosowanej oraz Centrum Materiałów Przyszłości Politechniki Gdańskiej.
I dodaje, że przy jednoczesnym braku środka symetrii i silnym sprzężeniu spin-orbita można spodziewać się występowania „egzotycznego” nadprzewodnictwa. Tak właśnie jest w przypadku NbIr2B2 i TaIr2B2. Wyznaczone przez naukowców pole krytyczne, a więc pole magnetyczne, które wygasza nadprzewodnictwo, przekracza pole graniczne, które jest określone przez tzw. limit Pauli’ego.
Pomysłodawczyni projektu, mgr inż. Karolina Górnicka z PG, autorka metody syntezy i pomiaru właściwości fizycznych, zwraca uwagę, że nadprzewodniki bez środka symetrii co prawda istnieją, ale jest ich zaledwie kilkadziesiąt przy ogólnej liczbie kilku tysięcy nadprzewodników.
Oprócz Politechniki Gdańskiej badania prowadzone były też w Akademii Górniczo-Hutniczej (dr hab. inż. Bartłomiej Wiendlocha, prof. AGH), Uniwersytecie Princeton (dr Loi T. Nguyen, dr Xin Gui i prof. Robert Cava) i Uniwersytecie Rutgersa (prof. Weiwei Xie). W artykule opublikowanym w czasopiśmie Advanced Functional Materials wskazano na konieczność przeprowadzenia dalszych prac, w tym m.in. spektroskopii mionów. Zainteresowanie kontynuacją badań związanych z tym odkryciem wyrazili już uczeni ze Szwajcarii, Wielkiej Brytanii, Stanów Zjednoczonych. Gdzie odkrycie „egzotycznych” nadprzewodników może znaleźć zastosowanie w przyszłości?
Każdy nowy nadprzewodnik zbliża nas do znalezienia materiału, który nie tylko będzie nadprzewodził w temperaturach bliskich temperatury pokojowej, ale również będzie mógł być zastosowany w praktyce. We wszystkich przewodach, w których płynie prąd elektryczny, występują straty wynikające z tego, że mamy do czynienia z oporem elektrycznym. W nadprzewodnikach opór elektryczny jest całkowicie niemierzalny. Można powiedzieć, że jest zerowy i stąd bierze się nazwa tej klasy materiałów. Jeżeli zamienilibyśmy przewody elektryczne, które docierają z elektrowni do naszych domów na przewody wykonane z nadprzewodników, uzyskalibyśmy od 5 do 10 proc. utraconej energii. Nie tylko środowisko naturalne byłoby z tej zamiany zadowolone. Tyle też mniej płacilibyśmy za nasze rachunki. Ponadto nadprzewodniki już dzisiaj stosowane są w systemach do obrazowania magnetycznego MRI (rezonans magnetyczny) wykorzystywanych w szpitalach – tłumaczy prof. Klimczuk.
Jego grupa badawcza specjalizuje się m.in. w czasochłonnych pomiarach ciepła właściwego. Odkryła dotychczas zjawisko nadprzewodnictwa w dziewięciu związkach chemicznych, w tym sześć nadprzewodników.
źródło: PG