Supraconductorii, materiale capabile să conducă electricitatea fără nicio rezistență, sunt una dintre cele mai mari provocări ale fizicii moderne. De mai bine de un secol, oamenii de știință au visat să descopere un material supraconductor capabil să funcționeze la temperatura camerei. Acum, un nou studiu, care a fost prezentat în revista Nature, poate fi cheia care ne aduce mai aproape de acel râvnit Sfânt Graal tehnologic.
Supraconductivitatea este un fenomen descoperit în 1911 de fizicianul olandez Heike Kamerlingh Onnes. Ea a observat că atunci când materiale precum mercurul sunt răcite la temperaturi extrem de scăzute, aproape de zero absolut (-273,15°C), rezistența lor electrică dispare complet. Aceasta înseamnă că pot conduce electricitatea fără pierderi de energie, o ispravă care ar putea transforma multe sectoare, de la transport la medicină la energie. Rămâne o problemă majoră: pentru a atinge această stare de supraconductivitate, materialele trebuie să fie răcite la temperaturi extrem de scăzute, făcând utilizarea lor dincolo de laboratoare costisitoare și dificilă. Căutarea materialelor capabile să funcționeze la temperatura camerei rămâne un obiectiv major pentru oamenii de știință din întreaga lume.
De-a lungul anilor, s-au făcut progrese. De exemplu, unele materiale, precum oxizii de cupru, au prezentat proprietăți supraconductoare la temperaturi mai ridicate, în jur de -107°C. Aceste descoperiri au lărgit orizonturile pentru multe aplicații tehnologice, dar sunt încă mult prea reci pentru a fi folosite la scară largă. Căutarea supraconductorului la temperatura camerei a devenit o prioritate pentru comunitatea științifică. Imaginați-vă o lume în care aceste materiale ar putea alimenta dispozitivele noastre electronice sau îmbunătăți rețelele electrice fără a necesita sisteme scumpe de răcire. O astfel de descoperire ar putea revoluționa cu adevărat tehnologiile moderne.
Recent, cercetătorii au făcut o descoperire în acest domeniu. Deși această descoperire nu permite încă crearea de supraconductori la temperatura camerei, ea deschide noi căi în căutarea acestui fenomen extraordinar. Studiul prezintă un fenomen numit „modularea densității perechilor Cooper” (PDM). Acest progres marchează un punct de cotitură semnificativ în înțelegerea noastră a mecanismelor care stau la baza supraconductivității. Pentru a înțelege importanța acestei descoperiri, este necesar să revenim la principiul fundamental al supraconductivității. Când supraconductorii ating temperatura lor critică, electronii se grupează pentru a forma „perechi Cooper”. Aceste perechi se deplasează prin structura cristalină a materialului fără a întâmpina rezistență, permițând astfel conducerea electrică fără pierderi de energie. Acest lucru se întâmplă din cauza vibrațiilor din structura atomică a materialului, numite fononi.
Cercetarea sa concentrat pe o modulare a decalajului de energie dintre aceste perechi Cooper. Acest fenomen poate varia în funcție de materiale, ceea ce modifică modul în care electronii interacționează cu structura atomică. Folosind supraconductori pe bază de fier și tehnici avansate de microscopie, cercetătorii au observat o modulare de 40% a decalajului, un rezultat fără precedent în domeniul supraconductorilor. Această descoperire aruncă o lumină nouă asupra mecanismelor supraconductivității. Într-adevăr, sugerează că decalajul de energie, care joacă un rol cheie în formarea perechilor Cooper, ar putea fi modulat la scări mai mici și cu mai multă flexibilitate decât se credea anterior.
Deși această descoperire nu permite încă crearea de supraconductori la temperatura camerei, ea reprezintă un progres major în înțelegerea principiilor fundamentale ale acestui fenomen. Aprofundând în aceste mecanisme, cercetătorii speră să poată dezvolta materiale care vor funcționa la temperaturi mult mai ridicate, aducând știința mai aproape de acest Sfânt Graal tehnologic.
