В последните години бяха направени няколко решителни крачки в областта на суперпроводимостта. Материалите, известни като суперпроводници, позволяват движение на електричеството без никакво съпротивление при определена, критична температура, и разкриват невероятни приложения.
Така например, суперпроводниците могат да предложат предаване на електричество без загуби на енергия от страна на електрическите централи, спестявайки много пари и гориво. Тези материали биха допринесли също за създаване на по-бързи компютри и ултраефективни двигатели. Учените успяха да постигнаха в сравнително кратък период от време редица пробиви в областта на проводимостта. Бяха създадени първите суперизолатори, както и първите суперпроводници, имунизирани срещу магнетизъм. Най-голямата цел на изследванията е постигане на суперпроводимост при стайна температура, което още не е станало факт. Но благодарение на нови метериали от меден оксид, учените се доближиха значително до тази своя мечта.
Един от най-сериозните проблеми досега бе, че поведението на суперпроводимост в новите материали не можеше да бъде разбрано добре от изследователите. Наскоро учени от националната лаборатория Brookhaven към американското министерство на енергетиката, заедно с партньори от университетите в Корнел, Токио, Калифорния и Колорадо, успяха да формулират свързано обяснение за поведението на един суперпроводник.
С помощта на сканиращ микроскоп за електрони учените са разгледали двойки електрони на Купър (електрони, които са се свързали при ниска температура). Именно наличието на тези двойки електрони позволява да се получи феномена на суперпроводимостта.
При нормалните суперпроводници, когато енергията на свързване се увеличи, за да могат чифтовете електрони да се запазят, критичната температура също се увеличавала, приближавайки се до стайната. При суперпроводниците от меден оксид обаче, които имат по-високи начални температури, увеличаването на енергията на свързване всъщност намалява температурата, което е противоположно на желания резултат. Изследователите открили, че това се дължи на ефекта на “квантовото задръстване”.
Обикновено медните оксиди се намират в състояние на задръстване, познато като изолационно състояние на Мот, кръстено на покойния сър Невил Мот, учен от университета в Кембридж. Изолаторите на Мот са материали, които според стандартните теории за връзките би трябвало да провеждат електричество, но всъщност са изолатори, което се дължи на взаимодействието на електроните помежду им, което е нестандартно. За да създадат суперпроводници от меден оксид, учените са премахнали електроните, причиняващи задръстването, оставяйки дупки. Това позволява на чифтовете на Купър да започнат да минават през тези дупки, позволявайки суперпроводимост.
Важното откритие на учените било, че с увеличаване на енергията за свързване на електроните, се увеличава и ефектът на Мот при супер проводниците от меден оксид. Следователно, увеличаването на температурата само би влошило задръстването, намалявайки критичната температура.
Сега дилемата е как тези открития могат да бъдат приложени в нови суперпроводници. Традиционните суперпроводници имат ниска степен на ефекта на Мот, което позволява енергиите за свързване да бъдат използвани, за да се увеличи критичната им температура. Те обаче започват от много ниска критична температура, която, увеличена до максимум, пак е по-ниска от началната такава при суперпроводниците от меден оксид.
Нова надежда представляват суперпроводниците, съставени от арсен и желязо, които е възможно да имат ниска степен на ефекта на Мот и да могат да печелят от увеличаването на енергията за свързване, като в същото време имат и висока начална температура.
Ако учените успеят да създадат такъв суперпроводник, то може би суперпроводимостта при стайна температура най-накрая ще бъде постигната и ще стане достъпна за всеки, носейки огромни ползи на икономиката и науката. Засега новото откритие на изследователите представлява може би най-сериозният напредък в областта на суперпроводимостта.