Nulový elektrický odpor může vzniknout na styčné ploše dvou materiálů, z nichž ani jeden supravodičem není.
Objev otevírá cestu k nové kategorii rychlých a úsporných elektronických přístrojů.
Supravodivost, tedy stav, při němž materiál přestává klást elektrický odpor, je jev, který láká vědce a techniky už desítky let. Skutečnost, že při průchodu elektrického proudu supravodičem nevzniká vůbec žádné teplo a ztráty jsou nulové, nabízí mnoho možností například v energetice či dopravě. Bez supravodivosti by nefungovaly mnohé medicínské přístroje ani nový urychlovač částic LHC.
Dlouho se předpovídá skvělé uplatnění supravodivosti v elektronice. Rychlé supravodivé přechody neprodukující nežádoucí teplo, a umožňující tak vysoké nahuštění součástek, by měly tvořit základ budoucích počítačů. Je však nutné vyvinout materiály, které se chovají jako supravodiče i v rozměrech nanosvěta. Právě k tomuto cíli rázně otevřel cestu tým vedený Ivanem Bozovicem. Výsledky jeho práce zveřejnil ve včerejším vydání časopis Nature.
Přesně usazené bloky „Spojili jsme dva materiály, z nichž ani jeden nepatří k supravodičům. Ukázalo se, že oblast, kde se dotýkají, je supravodivá,“ řekl americký fyzik Ivan Bozovic v telefonickém rozhovoru se zpravodajem agentury Reuters. „Tato vrstva má tloušťku menší než jeden nanometr, tedy méně než miliardtinu metru, “ uvedl Bozovic, který pracuje ve výzkumném ústavu zřízeném americkým ministerstvem energetiky.
Vědci studovali na dvě stě různých styčných vrstev. Zkoušeli dvouvrstvé i trojvrstvé varianty, testovali i spojení dvou totožných materiálů. Metoda molekulární epitaxe jim umožnila vytvořit velmi pravidelné struktury.
Úspěch se dostavil až po pětiletém experimentování. Jedním z materiálů, jejichž spojení naplnilo čtyřicet let staré předpovědi teoretiků, byl izolant složený z lanthanu (prvku patřícího do skupiny kovů vzácných zemin), kyslíku a mědi. Jeho vzorec je La2CuO4. Druhou vrstvu „supravodivého sendviče“ pak tvořil vodič velmi podobného složení, v němž však necelou polovinu atomů lanthanu nahradilo stroncium.
Tenounká přechodová vrstvička mezi těmito látkami si nulový odpor uchovává pouze při teplotách pod 15 až 30 Kelviny (-258 až -243 stupňů Celsia). Kritická teplota závisí na pořadí vrstev. Je-li styčná plocha vystavena ozonu, vydrží supravodivost až do 50 K (-223 °C).
To se ani zdaleka neblíží rekordním hodnotám dosaženým tzv. vysokoteplotními supravodiči. U některých již byla dosažena kritická teplota 160 K, přičemž rekord se blíží pokojové teplotě (300 K). Ovšem supravodivost těchto látek trvá jen krátce, případně mizí už při nepatrných proudových hustotách a nízkých hodnotách magnetismu. To samo o sobě praktické uplatnění takových materiálů znemožňuje. K tomu je třeba vzít v úvahu jejich křehkost značně komplikující technické zpracování. Nový vrstvený materiál těmito nectnostmi netrpí.
Bozovic vidí budoucnost ve výzkumu rozličných kombinací materiálu. „Studium mechanismu umožňujícího zvyšování teplot, za nichž supravodivost funguje, nám může pomoci pochopit jednu z nejdůležitějších hádanek dnešní fyziky pevných látek. Tou je právě vysokoteplotní supravodivost,“ dodává Bozovic.
***
Čtyřicet let staré předpovědi teoretiků potvrdilo až spojení materiálů z mědi, kyslíku a lanthanu
