Superhydrid lantánu je rekordným supravodičom

Supravodivosť je zvláštna vlastnosť niektorých materiálov – kovov, aj nekovov, ktorá umožňuje viesť elektrický prúd s nulovým odporom. Vďaka tomu supravodiče nachádzajú uplatnenie v rôznych oblastiach techniky, napríklad v levitujúcich rýchlovlakoch maglev, v plazmových reaktoroch pri výskume jadrovej fúzie, alebo v špeciálnych energetických úložiskách.

Problémom však je, že supravodivosť sa objavuje až pri veľmi nízkych teplotách. Pôvodne bola pozorovaná u niektorých materiálov pri teplotách blízko absolútnej nuly (cca – 273 stupňov Celzia), výskum však postupne priniesol nové materiály.

Otepľovanie supravodičov

Tie dosahujú supravodivé vlastnosti pri vyšších, no stále veľmi nízkych teplotách. Napríklad keramika s obsahom medi dosahuje v najlepších prípadoch fázovú zmenu supravodivosti pri teplote – 135 °C ( 138 K).

Akýmsi svätým grálom zostáva dosiahnutie supravodivosti pri izbovej teplote, alebo aspoň pri 0 °C. Teoreticky sa to už s niektorými veľmi zložitými materiálmi podarilo, ale jav supravodivosti bol nestabilný a krátkodobý, alebo mizol už pri zavedení malých prúdov.

V roku 2014 sa vedcom z nemeckého Inštitútu chémie Maxa Plancka (MPIC) v Mainse podarilo dosiahnuť supravodivosť materiálu zo sírovodíka (H₂S) pri, na tie časy, rekordnej teplote mínus 83 °C (neskôr sa sa podarilo so sírovodíkom dosiahnuť supravodivosť až pri – 70 °C) .

Členom tímu výskumníkov bol aj Mikhail Eremets, ktorý nedávno ohlásil ďalší prielom vo výskume vysokoteplotnej supravodivosti. Dekahydrid lantánu (LaH₁₀) sa stáva supravodivým už pri teplote mínus 23 stupňov Celzia. Ešte to nie je síce izbová teplota, ale už sa k nej veľmi blíži.

Tŕnistá cesta z laboratórií do praxe

„Naša štúdia je významným krokom a míľnikom na ceste k supravodivosti pri izbovej teplote,“ uvádza M.  Eremets, vedúci výskumnej skupiny v MPIC. Pre svoje experimenty vedci syntetizovali malé množstvá hydridu lantánu (LaH₁₀).

V špeciálnej komore s objemom len niekoľko stoviek kubických mikrónov vedci vystavili vzorky tlaku 1,7 megabarov, čo je 1,7 milióna krát viac, ako atmosférický tlak a následne ich ochladili. Po dosiahnutí kritickej teploty mínus 23 °C (250 K) klesol elektrický odpor vzoriek na nulu.

Pretože supravodivosť sa nedá jasne preukázať samotnými meraniami elektrického odporu, vedci vykonali merania vonkajšieho magnetického poľa.

Eremets so svojimi kolegami bol pred piatimi rokmi aj pri objave konvenčnej supravodivosti  v sírovodíku pri teplote – 70 °C. Tento materiál musel byť pod tlakom dokonca až 2,5 megabaru.

Práve vysoký tlak potrebný na vytváranie kovového hydridu lantánu je zatiaľ problém, ktorý robí z nádejného materiálu akademický experiment. Vysokoteplotný supravodič na báze LaH₁₀  síce funguje pri vysokých teplotách, ale v praxi je nepoužiteľný.

Výskum však vedcom pomôže pri lepšom pochopení správania sa supravodivých materiálov  a v konečnom dôsledku snáď povedie k objavom nových supravodičoch, ktoré si svoju superschopnosť zachovajú nielen pri bežnej teplote, ale nebudú potrebovať ani extrémny tlak.