Zespół naukowców z Korei Południowej poinformował o opracowaniu nadprzewodnika, który działa w temperaturze pokojowej i ciśnieniu otoczenia. Jeśli ich twierdzenia wytrzymają niezależną weryfikację, może to oznaczać technologiczną rewolucję.
Wszyscy wiemy, że podczas przesyłania energii elektrycznej występują straty. Wynikają one z oporu w przewodach. Są jednak materiały przewodzące prąd elektryczny bez oporu, czyli tzw. nadprzewodniki. Pozwalają na przesył energii bez żadnych strat. Świat nauki od dawna zna i wykorzystuje wiele nadprzewodników. Jednak jest z nimi poważny problem: nadprzewodniki działają wyłącznie w bardzo niskich temperaturach, sięgających minus kilkuset stopni Celsjusza.
Teraz naukowcy z Korei Południowej poinformowali o opracowaniu nadprzewodnika pracującego w temperaturach i ciśnieniach zbliżonych do panujących w warunkach pokojowych. Nadprzewodniki przesyłają energię elektryczną bez oporu i mają szereg właściwości magnetycznych, które czynią je nieocenionymi w zastosowaniach technologicznych.
Publikacja na ten temat ukazała się w bazie pre-printów arxiv (DOI: 10.48550/arXiv.2307.12008) i nadal musi przejść proces recenzji. Jeśli jednak twierdzenia południowokoreańskich badaczy okażą się prawdziwe, a wyniki ich badań zostaną powtórzone, to materiał ten może radykalnie obniżyć straty energii.
Czy znajdujemy się u progu technologicznej rewolucji polegającej na znalezieniu materiału wykazującego właściwości nadprzewodzące w temperaturze pokojowej? Być może. Opracowany przez uczonych z Korei Południowej materiał może okazać się rewolucyjnym wynalazkiem, jednak najpierw prace naukowców muszą przejść proces recenzji. Co jakiś czas pojawiają się informacje o opracowaniu nadprzewodników pracujących w temperaturze pokojowej, jednak poza medialnym szumem, nic więcej się nie dzieje. Dlatego konieczna jest rygorystyczna i niezależna weryfikacja. Społeczność naukowa musi powtórzyć eksperymenty i wyniki, aby potwierdzić powtarzalność i wiarygodność badań.
Poszukiwania takiego materiału trwają od dekad. Niektóre zespoły badawcze osiągnęły na tym polu ciekawe wyniki. Chociażby badacze z Uniwersytetu Rochester opracowali nadprzewodnik, który działa w temperaturze 14,4 stopnia Celsjusza. Niestety, materiał wykazuje właściwości nadprzewodzące przy gigantycznym ciśnieniu około 27 tys. MPa (39 milionów PSI) (więcej na ten temat w tekście: Naukowcy opracowali pierwszy nadprzewodnik działający w temperaturze pokojowej).
Materiał stworzony przez południowokoreański zespół został nazwany LK-99. Powstał ze zmieszania sproszkowanych związków zawierających ołów, tlen, siarkę i fosfor. Badacze następnie ogrzewali je w wysokiej temperaturze przez kilka godzin. To spowodowało, że proszki przereagowały chemicznie i przekształciły się w ciemnoszare ciało stałe.
Jednym z kluczowych aspektów nadprzewodnictwa jest temperatura krytyczna, poniżej której opór elektryczny spada do zera i materiał staje się nadprzewodnikiem. Podana wartość dla LK-99 to aż 127 stopni Celsjusza! To oznacza, że materiał ten można by stosować we wszystkich środowiskach na Ziemi.
Odkryte po raz pierwszy w 1911 r. nadprzewodnictwo daje materiałom dwie kluczowe właściwości: brak oporu (rezystancji) przy przewodzeniu prądu oraz zanik (wypychanie) pola elektromagnetycznego w nadprzewodniku, nazywane efektem Meissnera. Efekt Meissnera umożliwia materiałowi lewitację.
Zespół zarejestrował w opracowanym materiale prąd krytyczny, czyli wartość prądu elektrycznego płynącego przez nadprzewodnik, przy której pojawia się oporność elektryczna; brak oporu elektrycznego; krytyczne pole magnetyczne; a także efekt Meissnera. Te właściwości skłoniły zespół do stwierdzenia, że LK-99 rzeczywiście jest nadprzewodnikiem.
„Wszystkie nasze ustalenia prowadzą do tego, że LK-99 jest pierwszym nadprzewodnikiem pracującym w temperaturze pokojowej i ciśnieniu otoczenia. LK-99 ma wiele możliwości dla różnych zastosowań, takich jak magnesy, silniki, kable, technologię lewitacji magnetycznej w pociągach dużych prędkości, anteny itp. Znajdzie także zastosowanie przy komputerach kwantowych. Wierzymy, że nasze badania okażą się wydarzeniem historycznym, które otworzy nową erę dla ludzkości” – napisali naukowcy w publikacji.
Jeśli już mowa o potencjalnych zastosowaniach, to nadprzewodniki przede wszystkim zostaną wykorzystane w energetyce, gdzie mogą ograniczyć straty energii spowodowane oporem w przewodach, szacowane nawet na 200 milionów MWh. Dzięki tego typu materiałom możliwy będzie też rozwój nowych urządzeń wykorzystywanych w medycynie, takich jak urządzenia do obrazowania czy magnetokardiografia. Nadprzewodniki znajdą też zastosowanie w elektronice i rozwoju najnowocześniejszych technologii przechowywania danych. Co więcej, materiały nadprzewodzące można będzie wykorzystać też w urządzeniach do magazynowania energii, tworząc wysoce wydajne i kompaktowe rozwiązania. Ale dla nadprzewodników z pewnością znajdzie się więcej zastosowań.
Źródło: New Scientist, IFLScience, fot. Julian Litzel (Jullit31), CC BY-SA 3.0, via Wikimedia Commons
