Supravodiči, materijali koji mogu provoditi struju bez otpora, intrigiraju znanstvenike desetljećima. Međutim, ovi materijali trenutno rade samo na ekstremno niskim temperaturama, daleko ispod ugodnih 20 stupnjeva Celzija.
Nedavno su znanstvenici sa Sveučilišta Illinois došli do značajnog otkrića. Identificirali su česticu bez mase unutar metalnog stroncijeva rutenata, gotovo 70 godina nakon što je predstavljen koncept takozvanih "demonskih čestica". Njihovo bi otkriće potencijalno moglo otključati vrata supravodljivosti na sobnoj temperaturi.
Od zamrzavajućih izvora do potencijalnih otkrića
Supravodiči nalaze primjenu u tehnologijama kao što su levitirajući vlakovi i visokoprecizni MRI strojevi. Postizanje supravodljivosti na sobnoj temperaturi moglo bi dovesti do snažnijih računala i niza inovativnih elektoničkih uređaja.
Potraga za supravodičima je počela još prije više od jednog stoljeća, otkrićem supravodljivosti žive na temperaturi hlađenja koja odgovara tekućem heliju, odnosno na -268 stupnjeva Celzija. Dok su slični fenomeni primijećeni u drugim materijalima, i oni su također zahtijevali ekstremno niske temperature.
Razotkrivanje "demonske čestice"
Pojam "demonske čestice" osmislio je teorijski fizičar David Pines 1956. godine. Pines je predložio da elektroni mogu pokazivati jedinstvena ponašanja unutar čvrstih tijela. Nagađao je da bi se pod određenim uvjetima elektroni mogli spojiti u kompozitne čestice koje se nazivaju plazmoni. Ti plazmoni, s različitim nabojima i masama određenim električnim međudjelovanjima, potencijalno bi mogli biti bez mase i neutralni te postojati u širokom rasponu temperatura. Ta teorija nagovijestila je duboke učinke na materijale s više energetskih pojaseva.
Peter Abbamonte, profesor fizike na Sveučilištu Illinois Urbana-Champaign, voditelj je navedenog novog otkrića. Dok je proučavao svojstva stroncijevog rutenata, njegov tim neočekivano je naišao na fenomen o kojem je Pines teoretizirao. Istraživanje vezano za to objavljeno je u časopisu Nature.
Iako eksperiment u početku nije bio povezan sa supravodičima, sličnost metala s visokotemperaturnim supravodičima odigrala je ključnu ulogu u ovom otkriću.
U početku nismo imali pojma što je to. "Demoni" nisu u glavnim raspravama. Ta se mogućnost rano pojavila i mi smo joj se zapravo smijali. Ali, kako smo počeli isključivati stvari, počeli smo sumnjati da smo stvarno pronašli "demona", pojašnjava diplomirani student Ali Husain, koji je radio zajedno s Abbamonteom.
Edwin Huang, Mooreov postdoktorand specijaliziran za teoriju kondenzirane tvari na UIUC-u, izračunao je elektroničku strukturu stroncijeva rutenata.
Pinesovo predviđanje demonskih čestica zahtijeva prilično specifične uvjete i nikome nije bilo jasno treba li stroncij rutenat uopće imati te čestice. Morali smo izvesti mikroskopski izračun kako bismo razjasnili što se događa. Kad smo to učinili, pronašli smo česticu koja se sastoji od dva elektronska pojasa koji osciliraju izvan faze s gotovo jednakom magnitudom, baš kao što je Pines opisao, dodaje Huang.
Otkriće nedostižne "demonske čestice" moglo bi revolucionirati naše razumijevanje supravodljivosti i približiti nas spoznaji supravodiča koji rade na sobnoj temperaturi, a to sa sobom nosi i duboke implikacije za različita tehnološka polja.
Izvor: Daily Mail
