Džono Hopkinso universiteto (JAV) tyrėjams ir jų kolegoms iš Kinijos mokslo ir technologijos universiteto pavyko atskleisti kai kurias neseniai atrasto superlaidininko paslaptis. Manoma, kad naujasis aukštatemperatūris geležies pagrindo superlaidininkas bus plačiai pritaikytas pramonėje, medicinoje, energijos išgavimo ir transporto srityse.
Mokslininkų komanda, vadovaujama fizikos profesoriaus ir Džono Hopkinso universiteto medžiagų tyrimo ir inžinerijos centro direktoriaus Čia Ling Čino (Chia Ling Chien), sugalvojo, kaip būtų galima paaiškinti, kodėl naujosios geležies pagrindo superlaidininkų šeimos savybėms apibūdinti reikalingi nauji teoriniai modeliai, kurie, pasak tyrėjų, leistų sukurti superlaidininkus, veikiančius kambario temperatūroje. Mokslininkų straipsnis išspausdintas birželio 4 d. prestižinio „Nature“ žurnalo numeryje.
„Mums atrodo, kad naujieji geležies pagrindo superlaidininkai atverčia dar nepažintos fizikos puslapį, kupiną paslapčių ir vilties, jog surasime kambario temperatūros superlaidumo įminimo raktą“, – pasakoja Č. Činas.
Superlaidininkais vadinamos medžiagos, kuriose elektros srovė teka nesutikdama jokio pasipriešinimo (kitaip tariant, elektros energija nepereina į šilumą). Tai reiškia, kad elektros srovė, pradėjusi tekėti superlaidžioje grandinėje, be jokio išorinio šaltinio nesusilpnėdama galėtų tekėti amžinai. Superlaidumo reiškinys naudojamas magnetinio rezonanso pagrindu veikiančiuose prietaisuose, mobiliųjų telefonų bazinėse stotyse, greituosiuose magnetinių pagalvių traukiniuose.
Deja, daugelis dabartinių superlaidžių medžiagų veikia esant tik itin žemoms temperatūroms, todėl tokioms medžiagoms šaldyti reikalinga brangi įranga. Mokslininkams reikia pabandyti įveikti rimtą iššūkį: surasti tokių superlaidininkų, kurie veiktų esant kur kas įprastesnėms temperatūroms.
„Jeigu superlaidininkai veiktų kambario temperatūroje, pasaulinė energijos krizė būtų įveikta“, – teigia kitas Džono Hopkinso universiteto tyrėjas Tingijongas Čenas (Tingyong Chen).
Pasako T. Čeno, nors metalai turi laisvųjų elektronų, kurie gali sukurti elektros srovę, tam, kad pasireikštų superlaidumas, būtina, jog du priešingų sukinių orientacijų elektronai sudarytų porą. Superlaidumo energijos juosta (lygi energijai, kurios reikėtų norint suardyti tokią elektronų porą) nusako superlaidumo būsenos stiprumą. Ši juosta yra plačiausia esant žemoms temperatūroms ir visiškai išnyksta, kai temperatūra pasiekia superlaidumo susidarymo ribą.
„Ši juosta – jos sandara ir priklausomybė nuo temperatūros – leidžia žvilgtelėti į superlaidininko „sielą“. Būtent tai mes ir išmatavome savo eksperimente“, – teigia Č. Činas.
Mokslininkų komanda išmatavo šią energijos juostą ir ištyrė jos priklausomybę nuo temperatūros. Paaiškėjo, kad geležies pagrindo superlaidininkų ir įprastinių vario pagrindo aukštatemperatūrių superlaidininkų porų susidarymo mechanizmai skiriasi. Tyrėjus labiausiai nustebino tai, kad gauti rezultatai buvo visiškai nesuderinami su naujomis šios „karštos“ fizikos srities teorijomis.
„Peržvelgus šio atradimo rezultatus tampa aišku, kad mums reikia patikrinti senus ir jau pradėti kurti naujus teorinius modelius. Galima numanyti, jog šie naujieji geležies pagrindo superlaidininkai mums, fizikams, dar ilgai neleis lengviau atsikvėpti“, – vieningai sutaria tyrėjai.
