Supravodivé germanium za pokojové teploty

Objev supravodivosti u germania by mohl nejen změnit konstrukci budoucích počítačů a elektroniky, ale má i značný význam pro základní výzkum teoretických fyziků.


Nový výzkum vedli Xiao-Jia Chen, Viktor Struzhkin a Ho-Kwang Mao z Carnegie Institution ve spolupráci s vědci z čínských institucí.

Germanium je za normálních podmínek polovodič a pevná křehká látka; v periodické tabulce prvků se nachází pod křemíkem, s nímž sdílí řadu vlastností. Dnes se používá např. v optických vláknech, čočkách mikroskopů, diodách a solárních článcích. Uplatnění nachází i jeho sloučenina s křemíkem SiGe; oproti křemíku je germanium ovšem dražší, protože se v zemské kůře vyskytuje v podstatně menším množství, takže jeho využití na úkor křemíku se spíše snižuje.

Supravodivá podoba germania je zajímavá mj. tím, že se jí podařilo dosáhnout za pokojové teploty. Tak snadné to ovšem s využitím objevu nebude, protože postup bohužel vyžaduje pro změny extrémní tlak – článek ve Physical Review Letters uvádí, že v prvním kroku jde o 66 GPa (tj. 650 000 atmosfér). Tehdy germanium získá vlastnosti kovu a stane se vodivým, ovšem „normálně". Po dalším zvýšení tlaku na 90 GPa (890 000 atmosfér) pak dojde k další změně struktury (fázovému přechodu) a materiál ztratí elektrický odpor. Supravodivost za těchto podmínek způsobují fonony, tj. kolektivní vibrace v krystalové struktuře materiálu (fon je tzv. kvazičástice, pomocí již se v krystalu mj. šíří i zvuk).

Supravodivá fáze má oproti normálnímu germaniu mj. větší hustotu. Zajímavé je, že většinu vlastností stlačeného germania se podařilo odvodit už pomocí teoretických předpokladů a počítačových simulací a experimentálně je potvrdit až dodatečně. Obrovský tlak byl dosažen pomocí vodíku.

 

Zdroj: ScienceDaily

 











Komentáře