Nadprzewodnictwo to zjawisko zaniku oporu elektrycznego obserwowane w niektórych metalach oraz ich stopach i w pewnych spiekach ceramicznych.
Materiał, dla którego zachodzi zjawisko nadprzewodnictwa, nazywany jest nadprzewodnikiem. Ze względu na charakter przemiany fazowej towarzyszącej przejściu materiału ze stanu przewodzącego w nadprzewodzący wyróżnia się dwa rodzaje nadprzewodników I lub II rodzaju.
Nadprzewodnictwo obserwowane jest w niskich temperaturach, mniejszych od pewnej, charakterystycznej dla danego materiału tzw. temperatury krytycznej Tk.
Stan nadprzewodzący może zaniknąć po umieszczeniu nadprzewodnika w dostatecznie silnym polu magnetycznym, nawet gdy materiał znajduje się w temperaturze mniejszej od krytycznej (gdy w nadprzewodniku płynie wtedy prąd elektryczny, zanikowi nadprzewodnictwa towarzyszy wydzielenie ciepła, mające w przypadku silnych elektromagnesów charakter eksplozji). W zamkniętym pierścieniu (lub cewce) wykonanej z nadprzewodnika można wytworzyć indukcyjnie niezanikający przepływ prądu elektrycznego.
Zjawisko to można uzyskać w specyficznych warunkach tj. niskiej temperatury i wysokiego ciśnienia. Badania nad stworzeniem nadprzewodników mogących działać w wyższych temperaturach trwają już dwie dekady.
Zespół naukowców Viktor Struzhkin, Takaki Muramatsu, Stanislav Sinogeikinu z Washington State University pod kierownictwem Choong-Shik Yoo nieoczekiwane odkryli nadprzewodnik, który może pomóc lepiej zrozumieć zmiany strukturalne, które odpowiadają za rzadkie zjawisko jakim jest nadprzewodnictwo.
Ich praca została opublikowana 01.07.2013 w magazynie “Proceedings of the National Academy of Sciences“.
Zespół odkrył nadprzewodnictwo związku w postaci stałej o nazwie dwusiarczek węgla (CS2). Związek ten jest zazwyczaj stosowany w postaci płynnej jako chemiczny rozpuszczalnik lub środek owadobójczy.
Czysty dwusiarczek węgla jest bezbarwną łatwo lotną cieczą o lekko słodkawym i przyjemnym zapachu. Dwusiarczek węgla niezwykle łatwo ulega samozapłonowi. Temperatura samozapłonu jest niższa niż 100 °C, z możliwością wybuchu par. Trudno rozpuszcza się go w wodzie, łatwo w benzenie, etanolu oraz eterach. W naturze dwusiarczek węgla jest emitowany w pierwszym etapie erupcji wulkanów.
Okazało się, że materiał ten przechodzi w stan nadprzewodnictwa w temperaturze -267.22°C (-449°F) przy ciśnieniu 50 do 172GPa. Co sprawia, że to odkrycie jest tak niezwykłe?
Zazwyczaj, ale nie zawsze, nadprzewodnictwo występuje w strukturach molekularnych o bardzo wysokim stopniu uporządkowania. W dwusiarczku węgla, nadprzewodnictwo występuje w strukturze, która jest nieuporządkowana w znacznym stopniu, co jest rzadkością.
Jeszcze bardziej zaskakujące jest to, iż zaburzona struktura posiada stały układ pola magnetycznego, które zostaje zakłócone gdy materiał znajduje się w stanie nadprzewodnictwa. “Wyniki te pokazują wzajemną zależność między nadprzewodnictwem, magnetyzmem i zaburzeniami strukturalnymi” – powiedział Viktor Struzhkin.
Źródło:
[1] http://carnegiescience.edu/news/surprise_superconductor | 02.07.2013
[2] Superconductor @ Philadelphia Science Carnival 2012 by Kevin Jarrett, flickr.com, CC BY 2.0