Nadprzewodnictwo w graficie w temperaturze pokojowej

Podstawową cechą nadprzewodników jest spadek do zera oporu elektrycznego poniżej pewnej temperatury, nazywanej temperaturą krytyczną. Temperatura ta zależy od rodzaju (składu chemicznego i struktury) materiału, a także od czynników zewnętrznych – ciśnienia i pola magnetycznego.

Zespół naukowców z Universitat Leipzig podjął się zbadania zjawiska tzw. incydentalnego nadprzewodnictwa, ujawnianego w czasie eksperymentów ze związkami węgla w ciągu ostatnich 40 lat i odnotowywanego literaturze.

Eksperyment polegał na tym, że drobnoziarnisty czysty grafit zmieszano z wodą, tworząc zawiesinę, która została pozostawiona na 24 godziny. Następnie zawiesinę odfiltrowano, a pozostały grafit poddano wygrzewaniu w piecu w temperaturze 100 st. C i pozostawiono do ostygnięcia. W tak wygrzanej partii grafitu próbowano następnie uzyskać efekt nadprzewodnictwa.

Efektem tych badań było ujawnienie zjawiska nadprzewodnictwa między ziarnami grafitu w temperaturze 300 K, a więc w temperaturze pokojowej. W próbce widoczne były wszystkie właściwości charakterystyczne dla nadprzewodników tj. występowanie efektu Meissnera, zerowa oporność i zmiana właściwości magnetycznych w czasie przejścia w fazę nadprzewodnictwa.

Zjawisko nie zaszło jednak w całej próbce, ale tylko w części ziaren stanowiącej 0,0001 proc. jej masy całkowitej po uwodnieniu. Po potraktowaniu próbki sproszkowanego grafitu wysokim ciśnieniem w celu otrzymania tzw. płatka grafitowego, nadprzewodnictwo znikało. Jednak w tak otrzymanym płatku grafitowym utrzymywały się bardzo dobre charakterystyki przewodnictwa elektrycznego, lepsze niż w zwykłym graficie.

Jak twierdzi dr Pablo Esquinazi, domieszka wodoru z wody powoduje iż ziarna grafitu łączą się w agregaty, które łatwiej uzyskują nadprzewodnictwo. W przypadku przyłożenia ciśnienia dla otrzymania płatka grafitowego agregaty te są rozrywane i możliwość uzyskiwania nadprzewodnictwa znika.

Badacze chcą w najbliższym czasie określić, jak ma się możliwość powstania nadprzewodnictwa do wielkości ziaren grafitu oraz spróbować uzyskać nadprzewodnictwo w graficie przy użyciu innego rozpuszczalnika niż woda. W następnych eksperymentach wodę ma zastąpić alkohol i inne rozpuszczalniki organiczne. Zespół Esquinazi’ego chce także zastąpić sam grafit nanorurkami grafitowymi i nanodrutami w celu otrzymania „efektu nadprzewodnictwa w większej skali”.

Być może już niebawem będzie można stworzyć tani nadprzewodnik działający w temperaturze pokojowej.