V současných systémech rozvodu elektřiny se v důsledku odporu vodičů nezanedbatelná část vyrobené energie ztrácí. To je jeden z důvodů, proč vědci usilovně hledají materiály, které by měly nulový odpor při běžných teplotách. Novou nadějí je výzkum mezinárodního týmu fyziků, kteří přispěli k objasnění podstaty tzv. vysokoteplotní supravodivosti v materiálech obsahujících oxidy mědi.

"Svatým grálem fyziky je materiál, který by vykazoval supravodivost při pokojové teplotě," shrnul úsilí fyziků bádajících na tomto poli již dříve David Pines z Los Alamos National Laboratory. Možnosti praktického uplatnění by byly obrovské a vpravdě revoluční - od bezeztrátového dálkového vedení energie až po supervýkonné akumulátory a motory.

"Supravodivý drát například umožní dosáhnout větší proudové hustoty při nulových ztrátách," vysvětluje profesor Bernhard z University of Freiburg. "Přenos elektrické energie z elektráren do měst tímto způsobem by přinesl velké úspory." Poslední objevy představují novou naději, že svatý grál bude nalezen.

Objevy ze světa absolutní nuly

Supravodivost je známa již dlouho. Roku 1911 ji objevil holandský fyzik Heike Kamerling-Onnes, když zkoumal tepelnou vodivost kovů ponořených do kapalného hélia, tedy při teplotách blízkých absolutní nule. Kamerlingh-Onnnes také při jednom ze svých pokusů naznačil úžasné možnosti tohoto jevu. Ve své laboratoři v holandském Leydenu pustil do závitu umístěného v kapalném héliu proudový impuls. Celé zařízení pak i s chladícím médiem převezl přes kanál La Manche do Cambridge. Měření provedené v přednáškovém sále slavné univerzity prokázalo, že proud vodičem stále obíhá. Za své práce týkající se fyziky extrémně nízkých teplot dostal Kamerlingh-Onnes roku 1913 Nobelovu cenu.

Později se ale podařilo vyvinout slitiny, u nichž byla tzv. skoková teplota (tj. teplota, při níž mizí elektrický odpor) stále vyšší. Tak bylo možné nahradit drahé, složité a těžké chlazení kapalným héliem jinými chladícími systémy, které jsou mnohem méně nákladné.

Výrazným průlomem v posouvání hranice supravodivosti ke stále vyšším teplotám bylo zjištění z poloviny 80. let, že nulového elektrického odporu je možné dosáhnout i u materiálů, které si s vedením elektrického proudu nikdo moc nespojuje, například u organických sloučenin nebo keramických látek. Roku 1987 dostali Karl Müller a Johannes Bednorz z laboratoří IBM Nobelovu cenu za pouhý rok starý objev supravodivosti keramického materiálu skládajícího se z lanthanu, barya, mědi a kyslíku.

Na stopě záhadě

Zvlášť nadějné se v tomto ohledu jeví oxidy mědi. Problém byl, že podstatu jejich supravodivosti se nedařilo objasnit.

"Od udělení Nobelovy ceny je vysokoteplotní supravodivost v oxidech mědi pod soustředěným náporem vědeckého úsilí," říká Martin Greven z University of Minnesota´s College a jeden z autorů práce uveřejněné v časopise Nature. Od té doby bylo na toto téma zveřejněno již více než 100 000 odborných prací. Paradoxní ale je, že přestože už začal výzkum praktického uplatnění jevu pro komerční potřeby, stále nebyl plně objasněn jeho fyzikální mechanismus.

Američtí, němečtí, francouzští a čínští vědci pracující na University of Minnesota´s College of Science and Engineering bombardovali oxidy mědi proudem neutronů a sledovali, jak se mění jejich magnetické vlastnosti. Přitom zjistili, že přítomnost atomů kyslíku v krystalické struktuře těchto materiálů vede ke vzniku dosud neznámého typu magnetických vln.


"Věříme, že tento poznatek otevírá nové cesty ve výzkumu vysokoteplotní supravodivosti," komentuje výsledky výzkumu Martin Greeven.

Související
Newsletter

Týden s technologiemi Otakara Schöna

Události posledního týdne ve světě technologií podle Otakara Schöna

Editor rubriky Tech Otakar Schön pro Vás vybírá nejzajímavější nebo nejzásadnější události ze světa technologií, které se odehrály v uplynulém týdnu. Každý pátek v podvečer najdete ve své mailové schránce.

Přihlášením se k odběru newsletteru souhlasíte se zpracováním osobních údajů a zasíláním obchodních sdělení, více informací ZDE. Z odběru se můžete kdykoli odhlásit.

Přihlásit se k odběru