ZAGREB Znanstvenici Prirodoslovno-matematičkog fakulteta (PMF) Sveučilišta u Zagrebu došli su na korak bliže pronalasku materijala koji će voditi struju bez otpora na sobnoj temperaturi, što predstavlja svojevrstan »sveti gral« istraživanja u području fizike čvrstog stanja. Kad bi netko uspio osigurati nesmetani protok struje na sobnoj temperaturi, bez hlađenja koje je danas neophodno, bila bi to nova tehnološka revolucija, ustvrdio je prof. dr. sc. Neven Barišić, koji je jučer zajedno s kolegama Miroslavom Požekom i Petrom Popčevićem predstavio rezultate značajnih istraživanja objavljenih u vodećim svjetskim znanstvenim časopisima.

– Uspjeh u ovom području donio bi velike uštede. Mogli biste skladištiti energiju na posve drugačiji način. Recimo, baterija je način na koji se danas skladišti energija, to zahtijeva teške metale, a mogao bi se naći bolji način transporta i štednje – objašnjava Barišić. Postoji čitava serija uređaja zasnovanih na supravodljivosti koji bi smanjili potrošnju energije.

– Ako laptop držite u krilu, on se jako zagrijava, a puno energije odlazi na grijanje koje vam ne treba. Kad bi imali laptpop koji bi radio na supravodljivim materijalima i supravodljivim logičkim sklopovima, mogli bi na jednoj maloj baterijici koristiti laptop danima, jedina potrošnja bi dolazila od ekrana koji mora emitirati svjetlo, što je puno manje od procesora koji jako grije.

Prijenos energije

Kolika bi bila ušteda primjenom takvih materijala?

– Zna se da se na dalekovodima 20 do 30 posto energije troši samo na prijenos energije. Omogućilo bi se da imate proizvodnju energije daleko, negdje u Sahari gdje ima puno sunca, a onda je transportirate supravodljivim materijalima tamo gdje vam treba, u gradove, bez ikakve potrošnje. Sad je to vrlo skupo, proizvodnja energije je prljava, a dobiti to na čisti način bilo bi ogromno dostignuće. Kad bi se putovalo brzo i bez zagađenja, kad bi se zahvaljujući supravodljivosti putovalo 1.000 kilometara na sat pa bi do Londona stigli za 15 minuta, posve bi se promijenio način na koji živimo. Ovo je veliki korak u tom pravcu: počinjemo razumijevati materijale koji su dosad iz nama nepoznatih razloga imali svojstvo otpora na visokoj temperaturi. Kad nešto otkrijete, lakše se s tim igrati nego kad tapkate u potpunom mraku – poručuje Barišić.

Eksperimentalna istraživanja proveli su znanstvenici zagrebačkog PMF-a Neven Barišić, Damjan Pelc i Miroslav Požek, u suradnji s Petrom Popčevićem s Instituta za fiziku, te s kolegama s Tehničkog sveučilišta u Beču i Sveučilišta u Minnesoti. Pokazalo se da u visokotemperaturnim supravodičima na bazi kuprata postoje dva suštinski drukčija tipa naboja, na temelju čega zaključuju kako supravodljivost suptilno ovisi o njihovu omjeru i međudjelovanju. Najnoviji rezultati sumirani su u četiri znanstvena rada koja su upravo objavljena u časopisima Nature Communications i Nature Partner Journal – Quantum Materials te dva u časopisu Science Advances.

Tehnološke »niše«

Radi se zapravo o sljedećem: svaki standardni kabel, svaka žica ili elektronički uređaj imaju određeni električni otpor, koji dovodi do neželjene potrošnje električne energije. Supravodljivost je, s druge strane, davno otkriven fizikalni fenomen pri kojemu na vrlo niskim temperaturama, od -273,1°C kod materijala koji vodi električnu struju dolazi do potpunog nestanka otpora. Pronalazak materijala koji se ponašaju kao supravodiči pri sobnoj temperaturi, doveo bi do pravog znanstveno-tehnološkog proboja. Unatoč manjkavostima, supravodljivi su materijali pronašli svoje tehnološke »niše« pa ih možemo naći u primjeni od levitirajućih superbrzih vlakova do magnetske rezonancije u medicini, što je samo vrh ledene sante golemog tehnološkog potencijala koji stoji iza tog fenomena, ističu na PMF-u.

Visokotemperaturni supravodiči na bazi kuprata otkriveni su prije tridesetak godina, ali znanstvenici ni danas nemaju odgovor na mehanizam djelovanja pa zbog toga ne znaju kako unaprijediti postojeće materijale niti znaju u kojem smjeru krenuti dalje u potrazi za novim, boljim materijalima. Srž problema je u kompleksnosti kuprata u kojemu se isprepliću mnogi kvantni učinci. Tako i dalje nije jasno koji su od njih od presudne važnosti za supravodljivost pa znanstvenici diljem svijeta nastavljaju potragu za boljim razumijevanjem mehanizma visokotemperaturne supravodljivosti da bi je učinili dostupnom u svakodnevnoj primjeni.

– Izvodili smo mnogo različitih eksperimenata s kupratima, prikupili velike količine podataka i sada imamo jasniju fenomenološku sliku: Želimo ići dalje i provjeriti naše ideje u mnogim pojedinostima – zaključuje Barišić, dobitnik predstižne nagrade europskog istraživačkog vijeća »ERC« za istraživanja u područjku supravodljivosti.