Międzynarodowy zespół naukowców badał klasę materiałów, w których odkryto zjawisko nadprzewodnictwa w temperaturze około -23 stopni Celsjusza. Jest to aż 50 stopni wyżej w porównaniu do poprzedniego potwierdzonego rekordu. Badania zostały przeprowadzone z pomocą synchrotronu Advanced Photon Source (APS) w Argonne National Laboratory.

Podstawową cechą charakteryzującą nadprzewodniki jest spadek do zera ich oporu elektrycznego poniżej pewnej temperatury, która zależna jest od rodzaju materiału oraz czynników zewnętrznych. Nauka wciąż dokonuje postępów w tym zakresie i odkrywa materiały, które umożliwiają bezstratny przepływ prądu w coraz wyższych temperaturach. Nadprzewodniki mogą posiadać ogrom zastosowań, między innymi w przewodach elektrycznych, superkomputerach i pociągach korzystających z technologii lewitacji magnetycznej.

Obecnie nie znamy jeszcze materiału, który byłby nadprzewodnikiem w temperaturze pokojowej i mógłby zostać wykorzystany na masową skalę, ale wszystko wskazuje na to, że jesteśmy coraz bliżej osiągnięcia celu. Naukowcy z Instytutu Chemii im. Maksa Plancka oraz Uniwersytetu Chicagowskiego stworzyli superwodorek lantanu, a następnie przetestowali nadprzewodnictwo tego materiału oraz ustalili jego strukturę i skład.

Struktura krystaliczna superwodorku lantanu - źródło: A. P. Drozdov

Badania przeprowadzone w synchrotronie Advanced Photon Source (APS) wykazały, że superwodorek lantanu osiąga stan nadprzewodnictwa w temperaturze -23 stopni Celsjusza, lecz niestety materiał musi zostać najpierw poddany ekstremalnie wysokiemu ciśnieniu, rzędu od 150 do 170 gigapaskali. To ponad 1,5 miliona razy więcej niż ciśnienie atmosferyczne, panujące na poziomie morza.

Podczas badań potwierdzono, że superwodorek lantanu wykazywał trzy z czterech cech, które są wymagane dla potwierdzenia nadprzewodnictwa – w materialne zniknęła rezystancja, zmniejszyła się temperatura krytyczna pod zewnętrznym polem magnetycznym i nastąpiła zmiana temperatury, gdy naukowcy zastąpili niektóre pierwiastki innymi izotopami. Czwartej cechy, tzw. efektu Meissnera, czyli zjawiska polegającego na całkowitym wypychaniu pola magnetycznego z nadprzewodnika, nie udało się zaobserwować, ponieważ badano zbyt małą ilość materiału.

Mimo tego, naukowcy przewidują, że nadprzewodniki wodorkowe przybliżają nas do nadprzewodnictwa w temperaturze pokojowej. Zespół naukowców będzie teraz poszukiwał nowych materiałów, które osiągną stan nadprzewodnictwa w bardziej naturalnych warunkach – przy wyższych temperaturach i niższym ciśnieniu. Wyniki badań zostały opublikowane w czasopiśmie Nature.