Kuloáry nejen materiálových vědců a fyziků jsou posledních několik hodin plné „bombastického“ odhalení nového materiálu, který je supravodivý při pokojové teplotě. Zatím nerecenzovanou studii na portálu ArXiv publikovala trojice jihokorejských materiálových inženýrů. Na studii a okolnostech jejího zveřejnění jsou zajímavé dvě věci.
Zaprvé lze popisovaný materiál velmi levně, snadno a rychle vyrobit. Ve výsledku by tak již nyní měly desítky laboratoří po celém světě usilovně pracovat na jeho výrobě a ověření závěrů, které Jihokorejci předložili. Zadruhé studie vyšla sotva den poté, co renomovaný časopis Nature musel stáhnout jinou studii na téma „nový supravodič za pokojové teploty“.
Podívejme se nejprve na korejskou „bombu“, vůči které je akademická obec opatrně skeptická. „Brzy budeme vědět více,“ konstatoval jeden z komentátorů časopisu Science Derek Lowe. Skepsi vyjádřil též profesor Igor Jex z ČVUT. „Vzhledem k jednoduchosti postupu Jihokorejců se vše velice rychle buď ověří, nebo spadne pod stůl. V prvním případě to bude skutečně průlom a skoro okamžitá Nobelova cena nebo další vědecká kachna,“ uzavřel s tím, že hlouběji se nechce vyjadřovat, neboť je to mimo oblast jeho vědeckého zájmu.
„Zázračný“ materiál zvaný LK-99 je na oxidu olova založená a mědí protknutá směs uspořádaná v krystalické mřížce podobné běžnému minerálu apatitu. Příprava je podle jihokorejských vědců velmi jednoduchá, zahrnuje dobře popsaný minerál lanarkit z oxidu olovnatého a síranu olovnatého. Vedle toho je zapotřebí ještě fosfid měďný.
Lanarkit a fosfid se v poměru jedna ku jedné rozemelou a utěsní do vakua v křemíkové trubici a vše se zahřeje na 925 stupňů Celsia. Vznikne tak tmavý krystalický materiál LK-99 s chemickým vzorcem Pb10-xCux(PO4)6O a strukturou velmi podobnou olovnatému apatitu. Krystalická mřížka materiálu je nicméně o dost menší díky náhradě některých atomů olova atomy mědi.
A právě tato záměna má být podle domněnky Jihokorejců příčinou údajné supravodivosti, která by měla dokonce přetrvávat i při zahřání nad bod varu vody až do 127 stupňů Celsia (!). Autoři studie tvrdí, že v materiálu nastává jev označovaný jako kvantová studna. Ta umožňuje elektronům existovat jen ve vybraných energetických hladinách, což významně mění jejich chování a vlastnosti.
Vztah mezi jednotlivými prvky autoři popsali jako „dvourozměrný elektronový plyn“. V něm by mělo nastávat elektronové tunelování, což je jiný kvantový jev popsatelný jako „prolínání elektronů“ napříč energetickými bariérami dané struktury. To, že se elektrony mohou „protunelovat“ z oběžných drah svých atomů do oběžných drah atomů jiných, aniž by na takový pohyb měly dostatek vlastní energie, je prý příčinou oné supravodivostí.
Autoři studie materiál podrobili rentgenování, elektronové mikroskopii a dalším metodám měření. Ve všech jim „vyšla“ supravodivost. Studii zveřejnili i proto, aby jiné světové laboratoře jejich práci zkontrolovaly. Výroba LK-99 je totiž z procesního pohledu triviální a levná a trvá kolem 34 hodin. Někdy během zítřka bychom tak mohli číst první potvrzení či vyvrácení studie.
Zaspekulujeme-li si, že LK-99 má opravdu popsané vlastnosti, pro lidstvo by to znamenalo revoluci na významové úrovni objevu ohně či elektrické energie. To vše na druhou. Levný supravodivý materiál by vedl k nové generaci elektrických vodičů, která by eliminovala drtivou většinu přenosových ztrát.
Průlom by nastal také ve vývoji fúzního reaktoru, který spoléhá na supravodivé vlastnosti cívek magnetů, jež udržují vysoce rozžhavené plazma. Dočkali bychom se nových přístrojů – ať už třeba magnetické rezonance, vysoce účinných čipů, vlaků na magnetických polštářích… Slova větrák či chlazení by se v elektronice stala takřka zbytečnými. Průlom by nastal i v oblasti vývoje kvantových počítačů…
Oblast supravodivosti a jejích dopadů je gigantická. I proto výsledky zmíněného výzkumu vypadají jako „příliš dobré na to, aby byly reálné“. Věčná vědecká sláva a buzz celého slova jsou tak lákavé, že se vývojem nových supravodičů zabývají desítky vědeckých týmů po celém světě. Ne každý však hraje fér v tom, jak si zajistit trochu toho živobytí.
Ukázkovým příkladem nefér praktik v oboru je rozhodnutí panelu editorů časopisu Nature, který v úterý přistoupil ke stažení vědecké studie, jež hlásala v podstatě totéž co teď Jihokorejci. Také se podle ní podařilo vyvinout materiál supravodivý při pokojové teplotě. Z ostudy kabát má teď fyzik z Univerzity v Rochesteru Ranga Dias, který si data pro svoji studii zcela vymyslel. Komplexní vyšetřování vedlo ke stažení výsledků výzkumu a zpochybnění Diasovy doktorandské práce. Nyní se přezkoumávají jeho další studie.
