Przyjazne dla środowiska nadprzewodniki wysokotemperaturowe
Większość nadprzewodników ma stosunkowo nieskomplikowaną strukturę, złożoną z atomów, ale znane są również nadprzewodniki zbudowane z cząsteczek uporządkowanych w sposób regularny. Naukowcy prowadzący badania w ramach projektu LEMSUPER (Light element molecular superconductivity: An interdisciplinary approach) odkryli najwyższą temperaturę pracy nadprzewodników molekularnych. Badaczom udało się po raz pierwszy określić zależność między nadrzędnym izolatorem, normalnym stanem metalicznym powyżej temperatury krytycznej oraz nadprzewodzącym mechanizmem parowania w nowej grupie materiałów fulerenowych. Jest to pierwszy krok prowadzący do zrozumienia niekonwencjonalnych nadprzewodników, w tym miedzianów wysokotemperaturowych. W ramach projektu LEMSUPER, finansowanego ze środków UE, uczeni z powodzeniem zbadali struktury wysokotemperaturowych układów nadprzewodzących zawierających pierwiastki: bor, węgiel i tlen. Pierwiastki te są niedrogie, powszechne, nietoksyczne i obojętne dla środowiska, dzięki czemu stanowią atrakcyjną alternatywę dla niebezpiecznych związków czy pierwiastków ziem rzadkich. Łącząc pomiary, teorię i modelowanie, naukowcy badali fundamentalne mechanizmy fizyczne nadprzewodzenia przy wyższych temperaturach przejścia w układach nadprzewodzących. Uczonym udało się zachować równowagę między właściwościami izolacyjnymi i przewodzącymi dzięki zastosowaniu ultrawysokiego ciśnienia i bardzo silnego pola elektrycznego, przekraczających te możliwe do osiągnięcia przy pomocy metod chemicznych. Przygotowano bazy danych dotyczących struktury i elektronów dla wszystkich uzyskanych próbek. Pomogły one w określeniu molekularnych struktur krystalicznych, sprzyjających występowaniu nadprzewodnictwa. Uzyskano też nową gamę nadprzewodników — dwusiarczan molibdenu i uwarstwiony selenek żelaza. Ważnym dokonaniem, umożliwiającym teoretyczny opis nadprzewodników zawierających pierwiastki lekkie, było wysunięcie tezy o współistnieniu nadprzewodnictwa i innych uporządkowań elektronów. Chodzi tu na przykład o uporządkowanie ładunków przy pomocy silnych oddziaływań między elektronami i fononami. Przełomowe wyniki badań zaowocowały ukazaniem się w sumie 100 publikacji, w tym wielu na łamach renomowanych czasopism fachowych. Oczekuje się, że badania podstawowe prowadzone w kontekście projektu LEMSUPER zapoczątkują nową erę nadprzewodników wysokotemperaturowych. Przyjazne środowisku i energooszczędne materiały nadprzewodzące mogą znaleźć praktyczne zastosowanie w wielu bardzo ważnych dziedzinach.
Słowa kluczowe
Nadprzewodnik wysokotemperaturowy, fuleren, struktura elektronowa cząsteczek
