A Stanford Egyetem kutatói egy magas hőmérsékleten is működni képes szupravezető, a BPBO tulajdonságait vizsgálták a laboratóriumban, mikor az anyag elektronjainak eddig nem látott viselkedésére lettek figyelmesek. A BPBO, amely báriumból, ólomból, bizmutból és oxigénből épül fel, a hagyományosan nagyon alacsony hőmérsékleten funkcionáló szupravezető anyagokkal ellentétben nem veszíti el vezetőképességét a nitrogén forráspontja, vagyis - 196,2 Celsius fok felett sem, ezért nevezhető magas hőmérsékletű szupravezetőnek. A kutatók megfigyelték, hogy abban a fázisban, amelyben az addig vezető anyag szigetelővé alakul, létezik egy köztes állapot, amelyben az elektronok ovális alakú formákba, 'tócsákba' rendeződnek.

A részecskék úgy viselkedtek, mintha egészen vékony, kétdimenziós rétegek közé lennének beszorítva, vagyis megszűnt a szabad, háromdimenziós áramlásuk, amely a szupravezető anyagokban jellemzi őket.

Miután közelebbről is megvizsgálták ezeket a formációkat a pásztázó alagútmikroszkóppal, észrevették, hogy a kétdimenziós szalagokban érvényesülő működési elv különbözik az anyag többi részének felépítését meghatározó szabályoktól. Az átalakulásra akkor került sor, mikor a változó hőmérséklet annak a pontnak a közelébe ért, ahol a vezető anyagból szigetelő lesz. Az elektronok az ovális tócsákban is interakcióba léptek egymással és megtartották szupravezető jellegüket.

"Olyan, mintha azzal, hogy megkapták a szupravezető képességet, a háromdimenziós elektronok úgy döntöttek volna, hogy egy kétdimenziós világban szeretnének élni."

- mondta Hari Manoharan, a kutatás vezetője. Ezt a jelenséget, amelyet a kutatócsapat interdimenzionális szupravezetésnek nevezett el, elméletben már korábban is megjósolták, de most először sikerült közvetett bizonyítékot szerezni rá. A felfedezés lehetőséget ad rá, hogy az elektronok viselkedésének jobb megértésével hatékonyabb szupravezetőket és vékony, kétdimenziós anyagokat hozhassanak létre, ezzel elősegítve az olyan technológiák fejlődését, mint például a Maglev vonatok működéséhez szükséges mágnesek fejlesztése.

A Maglev (mágneses levitációs vonat) lehet a jövő egyik leghatékonyabb tömegközlekedési eszköze, mivel, a Hyperlooppal ellentétben, amely még csak a teszfázisban tart, már bizonyítottan működő megoldást jelent a villámgyors utazás megvalósítására. A járműhöz használt mágneseket azonban le kell hűteni - 269 Celsius fok alá, hogy az elektronok szabad áramoltatásával olyan erős mágneses teret hozzanak létre, amely meg tudja tartani a kocsik súlyát. Bár Kínában már bejelentették a magas hőmérsékletű szupravezetővel működő vonat fejlesztését, de még ez is jelentős hűtést igényel, - 196 Celsius fokon tud üzemelni. Új anyagok létrehozásával, illetve a már létező anyagok átalakításával további lépéseket lehetne tenni a költségek csökkentése és az egyszerűbb kivitelezés felé.

(Fotó: a nyitókép egy korábbi, az Argonne Nemzeti Laboratórium által elvégzett szupravezető kísérletet ábrázolja: Flickr/argonne, Pixabay, Wikimedia Commons)

Ez is érdekelhet:

A jövő memóriatárolása felé egy lépéssel - először figyelték meg hopfionok keletkezését A spintronika, a részecskék mágnesességét felhasználó technológia lehet a kulcs a nagyságrendekkel hatékonyabb memóriatárolás kifejlesztésében. De mi az a hopfion?
Magyarok találtak új módszert molekulák előállítására Az új, gyógyszerkutatásban is alkalmazható fluortartalmú molekulák előállítására kidolgozott eljárás szerves kémiai módszerét már használták a Parkinson-kór kezelésére alkalmazott hatóanyag módosításához is. Az ötletes, egyben nagy precizitást igénylő kémiai építkezésről a Nature Communications is beszámolt.
Először vették filmre az atomok kötődésének transzformációját Megnézhetjük, ahogy két rénium atom kéz a kézben sétál végig a nanocsőben, majd szétválnak útjaik. A végét nem spoilerezzük el.