Tam, kad praplėstų galimas superlaidininkų taikymo sritis, mokslininkai bando atrasti naujų superlaidžių medžiagų, mat dabartinės funkcionuoja esant vis dar ganėtinai žemoms temperatūroms, siekiančiomis viso labo -138 °C. Visai neseniai tyrėjų komandai iš Japonijos pavyko susintetinti perspektyvių superlaidininkų klasę.
Tam, kad praplėstų galimas superlaidininkų taikymo sritis, mokslininkai bando atrasti naujų superlaidžių medžiagų, mat dabartinės funkcionuoja esant vis dar ganėtinai žemoms temperatūroms, siekiančiomis viso labo -138 °C. Visai neseniai tyrėjų komandai iš Japonijos pavyko susintetinti perspektyvių superlaidininkų klasę, sudarytą iš Hg0,44ReO3. Įdomu tai, kad šios medžiagos superlaidumo savybes sustiprina neįprastas gyvsidabrio (Hg) atomų judėjimas.
Superlaidumo reiškinį prieš šimtą metų pirmąkart pastebėjo olandų fizikas Haikė Kamerlingas Onas (Heike Kamerlingh Onnes). Tuomet mokslininkas atkreipė dėmesį, jog pasiekus -269 °C temperatūrą gyvsidabrio varža staiga tapo lygi nuliui. Dabar superlaidžios medžiagos yra nepakeičiamos, pavyzdžiui, konstruojant magnetinio rezonanso atvaizdavimo skenerius.
Tokiuose klasikiniuose superlaidininkuose, kaip gyvsidabryje, superlaidumą nulemia jungtiniai kristalo atomų virpesiai. Dėl šios priežasties kristalinė sandara yra pagrindinis faktorius, nusakantis medžiagos superlaidumo savybes. HgxReO3 atveju atominę sandarą apibrėžia pagrindinės renio (Re) ir deguonies (O) sudedamosios dalys. Tuščiuose tarpuose tarp šių dalių įsiterpia tam tikras grandinėles suformuojantys gyvsidabrio atomai. Vis dėlto kai kurios gyvsidabrio atomų grandinėlės nėra pilnos, todėl mokslininkai iškėlė mintį, jog ši savybė lemia suporuotų gyvsidabrio atomų išsidėstymą.
Kristalinė HgxReO3 sandara.
Gyvsidabrio (Hg) atomai yra pavaizduoti mėlyna, deguonies (O) raudona, o renio (Re) ruda spalva.
„Šių porų judėjimas pasižymi tam tikru virpėjimu“, – aiškina komandos narė Ajoko Jamamoto (Ayako Yamamoto), dirbanti RIKEN Pažangiųjų mokslų institute. Susidarantys virpesiai itin sustiprina medžiagos superlaidumo savybę. Jeigu palyginsime panašios sandaros darinį, kuriame nėra gyvsidabrio atomų porų, tuomet bus matyti, jog superlaidumo temperatūra iš karto nukrenta. „Nors mums dar tolokai iki dabartinio -138 °C superlaidumo temperatūros rekordo, vis dėlto jaučiame, kad ši medžiaga turi nemažai potencialo, – teigia A. Jamamoto. – Veikdami bandinius slėgiu, superlaidumo temperatūrą pakėlėme ligi -262 °C , o tai reiškia, kad esant tinkamai kristalinei sandarai, temperatūra gali dar mažėti.“
A. Jamamoto ir jos kolegos toliau bando optimizuoti kristalinę tiriamos medžiagos sandarą, tik šįkart pakeisdami renio atomus kitais elementais. Geriau suprasdami virpesinį gyvsidabrio atomų judėjimą, mokslininkai tikisi plačiau praskleisti tokių medžiagų superlaidumo mechanizmo paslapties šydą. „Panašu, kad kalbant apie superlaidumą, gyvsidabris yra stebuklingas elementas, – pasakoja tyrėja. – Ne tik dėl jo vaidmens Kamerlingui Onui atrandant šį reiškinį, bet ir dėl to, jog šis elementas įeina į darinio HgBa2Ca2Cu3Ox, pasižyminčio pačia aukščiausia superlaidumo temperatūra, sudėtį. Tikėtina, kad gyvsidabris gali imtis naujo vaidmens tyrinėjant naujos klasės superlaidininkus.“
