Despre supraconductivitate - scurt istoric (II)
Dupa ce in articolul Despre supraconductivitate – scurt istoric am discutat evenimentele din care au dus la descoperirea supraconductivitatii si avansurile tehnologice din domeniu pana la sfarsitul anilor ‘70, in articolul de fata continui seria descoperirilor incepand din anii ‘80 pana in ziua de azi.
Anii 80 au fost o perioada de descoperiri foarte importante in domeniul supraconductivitatii. Dupa ce in 1964 Bill Little de la Universitatea Stanford sugera posibilitatea existentei unor supraconductori organici – bazati pe carbon, in 1980 primul astfel de supraconductor era sintetizat de catre cercetatorul danez Klaus Bechgaard de la Universitatea din Copenhaga, impreuna cu 3 colegi francezi. Materialul – numit (TMTSF)2PF6 – a trebuit sa fie racit la o temperatura destul de mica – 1.2K si supus la presiuni mari incat sa aiba loc transitia catre faza supraconductoare. Chiar daca materialul in sine nu a prezentat nicio utilitate practica, a dovedit faptul ca exista posibilitatea de a produce materiale supraconductoare dupa “retete” propuse de teoreticieni.
Ulterior, in 1986, o descoperire foarte importanta are loc in domeniul supraconductivitatii. Alex Müller si Georg Bednorz, de la centrul de cercetare IBM din Rüschlikon, Elvetia, creaza un compus ceramic cu cea mai mare temperatura de transitie cunoscuta pana in momentul respectiv: 30K. Ce a facut aceasta descoperire atat de remarcabila a fost faptul ca ceramicile sunt in mod normal isolatoare din punct de vedere electric, motiv pentru care nu au fost considerate ca posibili supraconductori de temperatura mare. Compusul sintetizat de Müller si Bednorz s-a comportat intr-un mod total neasteptat, ramanand sa fie gasite explicatiile pentru acest comportament. Descoperirea primului compus supraconductor cupru-oxid a dus la castigarea premiului Nobel de catre cei doi oameni de stiinta in urmatorul an. Mai tarziu a fost descoperit faptul ca bucati din material erau supraconductoare si la 58K, din cauza ca o mica cantitate de plumb fusese adaugata pentru calibrare.
Descoperirea facuta de Müller si Bednorz a generat cresterea activitatii de cercetare in domeniul supraconductivitatii. Oameni de stiinta de peste tot in lume au inceput testarea a diversi compusi ceramici in cautarea unor temperaturi de transitie din ce in ce mai mari. In ianuarie 1987 o echipa de la Universitatea din Alabama – Huntsville inlocuieste Yttrium cu Lanthanum in compusul lui Müller si Bednorz ajung la o incredibila temperatura de transitie de 92K. Pentru prima data un material – numit YBCO – a fost descoperit ca supraconduce la temperaturi mai mari decat temperatura azotului lichit (77K).
Recordul mondial pentru temperatura de tranzitie -138K este detinut de un compus mercur-cuprat dopat cu Thallium. Aceasta temperatura a fost confirmata de catre Institutul National de Strandarde si Tehnologie din Colorado in februarie 1994. Supus la presiuni extreme, temperatura de transitie poate si mai mare – aproximatic 25–30 de grade mai mult la 300000 de atmosfere.
Cu toate acestea, cercetarea in domeiul supraconductivitatii nu se rezuma doar la a gasi materiale supraconductoare la temperaturi din ce in ce mai mari. Un alt parametru de care depinde tranzitia din faza normal conductoare cartre faza supraconductoare, pe langa temperatura si presiune, este campul magnetic, existand un camp magnetic critic care aplicat poate distruge propietatile supraconductoare ale unui material. Acest parametru este important pentru anumite aplicatii, de exemplu in construirea unor magneti de laborator.
Avand in vedere ca intr-un supraconductor curentul curge fara rezistenta electrica, in cazul unei bobine supraconductoare daca introducem un curent electric acesta se curge fara pierderi cat timp nu se intervine din exterior. Experimentele au aratat ca timpul in care un curent dintr-o bobina supraconductoare decade la jumatate este de ordinul sutelor de ani. Dupa cum se stie, curgerea unui curent electric printr-o bobina genereaza aparitia unui camp magnetic perpendicular pe planul spirelor. Acest lucru da posibilitatea creerii unor magneti de laborator de dimensiuni mici (un diametru de aproximativ 50 cm) care pot genera campuri magnetice de pana la 20T la 4.2 K. Anul trecut intr-un articol publicat in revista Nature era anuntata descoperirea unui nou material – oxiarsenida – care, desi nu este remarcabil din punctul de vedere al temperaturii critice – 47K, este impresionanta valoarea campului magnetic critic, respectiv 45T, dublul ultimului record mondial la acest capitol. Cu ce ne ajuta aceasta descoperire? Mai mult despre aplicatiile supraconductivitatii in articolul urmator.
