Mokslininkai pasiekė naujo elektros tipo perdavimo rekordą

Gal tai ir neatrodo daug, bet tiek pakanka, norint pademonstruoti šios naujos technologijos pritaikymą už laboratorijos sienų – pavyzdžiui, be nuostolių tiekti energiją kietiesiems diskams.

Naująją supersrovę sudaro elektronų poros, besisukančios ta pačia kryptimi, ir mokslininkai iš Leideno fizikos instituto Nyderlanduose sugebėjo sukurti ją chromo dioksido vieloje.

Elektronų sukinys yra svarbu, nes dar neseniai mokslininkai nemanė, kad įmanoma sukurti supersrovės iš elektronų, turinčių tos pačios krypties sukinį.

Superlaidumą – nuostabią elektros srovės savybę tekėti medžiaga ne pasipriešinimo – dar 1911 metais atrado Nobelio premijos laureatas Heike Kamerlinghas Onnesas. Nuo tada superlaidumas tapo svarbia, nors ir nepigia, modernių technologijų dalimi, ir naudojamas viskam, nuo MRI mašinų iki „Maglev“ traukinių.

Bet glumina tai, kad vis dar iš tikrųjų nežinome, kaip šis reiškinys veikia, ar kaip padidinti jo efektyvumą. O jei galėtume išsiaiškinti, kaip sukelti superlaidumą esant temperatūrai, artimesnei kambario šilumai, o ne absoliučiam nuliui, tai sukeltų neregėtą technologijų proveržį – vien jau elektros tiekimo tinklai neprarastų 7 procentų tiekiamos elektros dėl varžos.

Betgi kai kurias svarbias pamokas apie superlaidumą nuo 1911-ųjų išmokome.

Maždaug po 50 metų nuo superlaidumo reiškinio atradimo, tyrėjai atrado, kad elektronai superlaidininkuose sukasi poromis – ir jie nusprendė, kad tai ir yra svarbiausia supersrovių sąlyga. Manyta, kad elektronams pavyksta išvengti klasikinių elektros varžos dėsnių, sukantis priešingomis kryptimis – taip vienam kitą anuliuojant ir sukuriant bendrą nulinį sukinį. Paskui tokia prielaida buvo paneigta, ir pastaraisiais metais pademonstruota, kad elektronai supersrovėse iš tiesų gali turėti bendrą sukinį. Bet dar tik pradedame suvokti, kaip tai veikia.

Naujausiame tyrime olandų komanda panaudojo chromo dioksidą, kuriame elektros srovės teka tik su nuliniu bendru sukiniu. Atšaldžius medžiagą iki superlaidumo (naudojant įrenginį, pavaizduotą nuotraukoje), komandai pavyko generuoti supersrovę, kurios visos elektrono poros sukosi ta pačia kryptimi. Naujasis srovės tipas buvo stulbinamai stiprus – kuriama srovė buvo 109A/m2. „Tokios srovės stiprio pakanka pakeisti magneto polius, tad ateityje galbūt galėtų būti naudojami kietuosiuose diskuose be energijos nuostolių,“ – aiškinama pranešime spaudai.

Tokių galingų kietųjų diskų veikimas būtų paremtas spintronika – elektronų sukiniais. Dar įspūdingiau tai, kad komandai naująja srove pavyko įveikti 600 nanometrų tarpą. Tai gali atrodyti labai mažai – kaip sako komanda, „bakterijos būna didesnės“, – bet tai reiškia, kad elektronų poros išlieka pakankamai ilgai, kad galėtų būti panaudotos praktiškai, už laboratorijos ribų.

Kol naujos elektros srovės tipą pradėsime naudoti kasdienėje technologijoje, dar praeis nemažai laiko, bet dabar geriau žinome, kaip veikia alternatyvios supersrovės, ir kokios galingos jos gali būti ateityje.

„Mūsų tyrimai nurodo pirmąjį įgyvendinamą būdą sukurti įvairaus masto superlaidžios spintronikos įrenginius“, – apibendrina tyrėjai straipsnį „Physical Review X“ žurnale.