Naukowcy z UW badają nadprzewodniki

Granty na badania opiewały na sumę ok. 1,8 mln zł.

Chemicy z Uniwersytetu Warszawskiego poszukują materiałów, które mogłyby być używane jako nadprzewodniki. Badają szczególnie wyższe fluorki srebra. Nowe rodzaje nadprzewodników pozwoliłyby na zmniejszenie kosztów transportu prądu elektrycznego.

Na UW zakończył się projekt realizowany przez prof. Wojciecha Grochalę w ramach programu TEAM Fundacji na rzecz Nauki Polskiej. Dotyczył on nadprzewodnictwa. Granty na badania opiewały na sumę ok. 1,8 mln zł.

Obecnie straty przy transporcie prądu elektrycznego, gdzie używa się zwykłych materiałów takie jak aluminium, wynoszą nawet do 40% (w przypadku motoru elektrycznego), a w liniach przesyłowych wysokiego napięcia do 30%.

Gdyby udało się transportować prąd materiałami nadprzewodzącymi w temperaturze pokojowej, zredukowalibyśmy te straty do zera – tłumaczy prof. Wojciech Grochala, kierownik projektu. – Byłaby to niewiarygodna oszczędność. W skali Polski kilkanaście miliardów dolarów rocznie, czyli wysokość naszej dziury budżetowej. Oczywiście trzeba się liczyć z wysokim kosztem wyprodukowania tych materiałów i zastąpienia starych uzwojeń nowymi, ale później w bardzo długiej perspektywie czasowej nie musielibyśmy ponosić strat energii.

Nadprzewodnictwo może być używane także np. przy budowie szybszych procesorów terahercowych oraz pociągów poruszających się na poduszce magnetycznej. Takie lewitujące pociągi w Japonii poruszają się z prędkością ponad 500 km/h.

Problem stanowią jednak bardzo niskie temperatury, które są niezbędną, aby zaobserwować nadprzewodnictwo. Stopy metali nadprzewodnikami stają się zwykle dopiero zanurzone w ciekłym helu (temperatura poniżej minus 260 st. C).
Jedynymi związkami, które są nadprzewodnikami w temperaturze tak „wysokiej", jak temperatura ciekłego azotu (ok. minus 200 st. C), są domieszkowane tlenki miedzi. Niezwykle ważne jest zademonstrowanie, że takich materiałów może być więcej – wyjaśnia W. Grochala.

Naukowcy z UW skoncentrowali się na badaniach fluorków srebra - analogów tlenków miedzi. Te związki srebra, zaraz po tlenkach miedzi mają największą siłę oddziaływań magnetycznych.
+Spinowe magnesiki+ na atomach srebra komunikują się ze sobą z wielką energią - mówi prof. Grochala.

Przez cztery lata zespół badał 20 związków chemicznymi, ale tylko dwa z nich miały właściwości niezbędne przy wygenerowaniu nadprzewodnictwa.

Badane przez j zespół związki są dopiero prekursorami nadprzewodników. Jeśli mają funkcjonować jak nadprzewodnik, należy je domieszkować, a więc wprowadzić do ich struktury jony czy atomy, które całkowicie zmienią ich właściwości. Domieszkowanie okazało się skuteczne w przypadku tlenków miedzi. Jednak na razie zespołowi z UW fluorków srebra nie udało się domieszkować - na razie nie da się więc sprawić, żeby zachowywały się jak nadprzewodniki.

Studia chemików będą prowadzone także w kolejnych latach. Grupa prof. Grochali w dwóch konkursach prowadzonych przez Narodowe Centrum Nauki dostała dofinansowanie w wysokości ok. 2 mln zł. Naukowcy kontynuować będą badania nad nadprzewodnictwem, podejmą kolejne próby domieszkowania, zajmą się również wykorzystaniem wybranych związków srebra w spintronice, czy w eksperymentach wysokociśnieniowych.

(ma)