Уявіть собі світ, в якому уся вироблена на електростанціях електрика доставляється без втрат, літаючі потяги є звичайним транспортом, електромотори видають свою пікову потужність постійно, а не лише кілька хвилин, прилади МРТ стають майже кишеньковими, Wi-Fi працює в сотні разів швидше, в одну розетку можна підключати обігрівач, бойлер, кип’ятильник, чайник і праску та навіть кабелі USB передають велику потужність без ризику спалити приміщення. Людство може стояти на порозі такого технологічного ривка, якщо нове відкриття вчених з Південної Кореї виявиться правдою. Адже вони кажуть, що їм випадково вдалося наштовхнутися на надпровідник в кімнатних умовах. Це мрія, за якою вчені та інженери «ганяються» уже понад сторіччя.
Надпровідники – це клас матеріалів, які проводять електричний струм без втрат.
Суперпровідники відкривають зовсім нові можливості в техніці завдяки можливості передавати велику електричну потужність без втрат і, як наслідок, тепловиділення в дротах. Одним із поширених пристроїв, що використовує явище надпровідності, є магнітно-резонансний томограф (МРТ). Для створення в ньому дуже сильного магнітного поля на його електромагніти подається дуже великий електричний струм. Звичайні мідні дроти просто розплавилися б, але використання надпровідника призводить лише до невеликого нагріву.
Однак поширені сьогодні надпровідники потребують дуже особливих умов – температури близько до -270 градусів Цельсію, а в деяких випадках – ще тиску у тисячі разів вищого за атмосферний.
Вчені багато десятиліть полюють на матеріали, які могли б проявляти властивості надпровідника при кімнатних умовах. Ви вже могли читати про цьогорічний прорив у надпровідниках – вчені відшукали матеріал, який проявляє властивості суперпровідника при кімнатній температурі, але дуже високому тиску. Це цікавий прорив, проте все ще далекий від масового практичного використання.
Але досягнення південнокорейських вчених з Інституту квантової енергії, Корейського університету та Університету Ханьян обіцяє революцію. У свіоїй публікації вони стверджують, що їм вдалося виготовити модифіковану форму свинцевого апатиту під назвою LK-99, яка є надпровідною при будь-якій температурі нижче 127°C і не потребує високого тиску.
Тобто дріт з такого матеріалу в звичайних побутових умовах може передавати кіловати електричної потужності, не нагріваючись. Це в рази перевершує дріт зі срібла чи міді того ж діаметру – найкращих поширених провідників сьогодні.
За словами вчених, шляхом заміни частки свинцю в LK-99 іонами міді об’єм матеріалу дещо зменшується, що призводить до незначних структурних спотворень. Ця деформація призводить до створення надпровідних квантових ям. Вони пояснили, що ці свердловини є ключовими для досягнення надпровідності. Крім того, матеріал не здатний розслаблятися і втрачати свою надпровідність.
Їхня стаття показує шматок надпровідного матеріалу, який частково левітує від звичайного магніту внаслідок ефекту Мейснера. Магніт викликає поверхневий струм, перетворюючи досліджуваний матеріал на магніт. Два магніти, обернені однаковими полюсами відштовхуються, тому досліджуваний матеріал починає літати над магнітом. Надпровідник в теорії здатний літати вічно над магнітом. На практиці існуючі надпровідники перестають літати щойно нагріваються і втрачають свої властивості надпровідника, перетворюючись на звичайний шматок металу, в якому викликаний магнітом електричний струм швидко розсіюється.
«Усі докази та пояснення свідчать про те, що LK-99 є першим надпровідником кімнатної температури та навколишнього тиску», — стверджують автори у своїй статті. – Ми віримо, що наша нова розробка стане абсолютно новою історичною подією, яка відкриває нову еру для людства».
Їхнє дослідження ще не прийнято та не опубліковано в рецензованому журналі. Простіше кажучи – їхня робота має витримати перевірку інших вчених.
У сфері надпровідників було «проривів», які не витримували перевірки. Тому деякі вчені скептично ставляться до публікації південнокорейських вчених.
Професори Сюзанна Спеллер і Кріс Гровенор з факультету матеріалів Оксфордського університету в Англії заявили виданню The Register, що мають деякі сумніви щодо заяв південнокорейської команди.
«Занадто рано говорити про те, що ми отримали переконливі докази надпровідності в цих зразках», — сказав дует. Вони додали, що стаття цікава, хоча результати не зовсім переконливі.
Дві критичні точки даних, необхідні для визначення надпровідності LK-99 – зміна його намагніченості, а також теплоємність – не очевидні в даних, представлених у публікації, стверджували професори Спеллер і Гровенор.
Інший фізик, Свен Фрідеманн з Брістольського університету в Англії, заявив, що в документі Південної Кореї відсутні важливі докази. Фрідеманн також поставив під сумнів те, що кадри в дослідженні, де стверджується, що левітація від ефекту Мейснера може бути викликана не надпровідним джерелом.
Однак нам, можливо, не доведеться довго чекати, щоб дізнатися, чи правдиві висновки команди. У супровідному документі, де детально описано створення LK-99, команда стверджувала, що їм знадобилося лише кілька днів і прості лабораторні інструменти, щоб синтезувати свій нібито революційний матеріал.
Якщо їхні твердження виявляться правдою, команда з Кореї здійснить один із найбільших проривів в історії фізики, який, безсумнівно, призведе до революційних змін в електроніці та техніці. Самі вчені гарантовано отримають Нобелівську премію.
