Český vědec pro Blesk: Přichází revoluce v elektronice? Kontroverzní supravodič testují i v Praze

Co je vlastně supravodič?

Každý klasický elektricky vodivý materiál má odpor, tedy část elektrické energie se mění na tepelnou energii. Proto si v toustovači můžeme opéct chleba. Ale pro jiné využití se nám to nehodí a bylo by super, kdyby se proud neztrácel. To umějí supravodivé látky, ale v praxi se všechny musí chladit například kapalným dusíkem. Používají se třeba v magnetické rezonanci, ale pokud by se nemusely chladit, tak to samozřejmě bude řádově levnější, jednodušší, bude mnohem víc využití.

Ve zprávách a na sociálních sítích má LK-99 veliký ohlas, ovšem i dost kontroverzí, proč?

Takovýchto jakoby objevů už bylo několik, v posledních deseti letech asi dvacet, a nic. Někdo mohl udělat chybu, mohl to udělat schválně, aby jenom získal popularitu. Ve vědě se standardně publikuje článek v některém odborném žurnálu, přečte si ho editor a poté pošle dalším odborníkům ověřit, jestli je ten postup správný – tomu se říká peer review (odborné posouzení, recenze).

Ale pokud člověk chce v dnešní době něco publikovat rychle, tak to může poslat na tzv. preprintový server ihned. A Korejci to poslali na server arXiv. Z vědecké komunity tam může úplně kdokoliv poslat cokoliv, jen se zkontroluje, že tam není úplná hloupost, že to je k tématu, ale rozhodně nikdo neověřuje správnost. A ten článek na arXivu není napsán zrovna kvalitně, spousta věcí tam chybí. Je otázkou, v jaké formě ho zároveň poslali do peer reviewed časopisu. Kdybych byl ten, kdo to ověřuje, tak bych měl spoustu připomínek.

Co tedy Korejci tvrdí?

Oni vlastně napsali, že mají ten materiál, změřili jeho elektrický odpor v závislosti na teplotě, což je hlavní důkaz supravodivosti. A že je supravodivý za pokojové teploty, dokonce i nad 100 stupni Celsia. To je obrovský objev, pokud by se ukázalo, že to je pravda; má šanci změnit průmysl a umožnit spoustu nových technologií.

Jenže to měření není úplně průkazné, supravodiče by měly vykazovat nějaké další vlastnosti, oni je tam nepopisují pořádně. Ukázali složení svého materiálu a nějaký jednoduchý postup výroby – ani to ještě nebylo ověřeno, ale samozřejmě spousta vědeckých skupin po celém světě teď zkouší, jestli se jim podaří ten materiál taky připravit.

Právě jako vy.

My jsme na tom začali pracovat minulý týden ve čtvrtek. Nejdřív jsme byli hodně skeptičtí, ale postupně vyšly první teoretické studie, které ten objev rozhodně nepotvrzují, ale vlastně říkají, že by to mohlo teoreticky být možné. To pro nás byl impulz. Způsob přípravy není vlastně nějak moc složitý a vyžaduje jenom několik kroků.

Ale ukázalo se, že ten postup není v korejském článku úplně správně popsán, někdy jsme tam taky my udělali chybu, takže první vzorky, které jsme vytahovali z pece o víkendu, nebyly úspěšné. Teď máme dalších několik různě připravených vzorků s různými poměry chemikálií a sloučenin.

A začnete testovat. To probíhá jak?

Všude se ukazují, hodně jsou populární na Twitteru, videa, jak ten materiál levituje nad magnetem. Jenže to rozhodně není průkazný test. Supravodiče prvního typu jsou ideální diamagnetika, to znamená, že odpuzují magnetické pole, a tím pádem nad magnetem levitují. Ale ten materiál může být jenom hodně diamagnetický. Když se to ukazuje na nějakých malých vločkách, tak takových materiálů je spousta, které by v magnetickém poli mohly levitovat, můžou tam být příměsi mědi či fosforu.

Ale my k těm malým vzorkům umíme přidělat dráty a měříme závislost odporu materiálu na teplotě, abychom viděli, že odpor je skutečně nulový – a navíc ten materiál potom budeme zahřívat. To je hlavní důkaz, který pořád ještě nikdo neukázal: Při dosažení jisté teploty to určitě musí přestat být supravodivé a přestane to vykazovat i ten diamagnetismus. Kdyby šlo jen o diamagnetický materiál, bude levitovat i zahřátý. Přitom je to jednoduchý test, zahřát vzorek třeba na 200 °C horkovzdušnou pistolí, ale nikdo to ještě neukázal.

Stejně tak ten materiál chceme zchladit do nízkých teplot a zjistit, jak se chová. Dále budeme zjišťovat strukturu toho materiálu, která taky není jasná. Říkáme, že ten materiál není čistý, chemicky tam jsou nějaké neuspořádané atomy, konkrétně atomy mědi na pozicích olova. To by mohlo způsobovat onu údajnou supravodivost. Nyní to vypadá, že už několik laboratoří reportovalo výrobu čistého materiálu bez těch příměsí a ten rozhodně ty supravodivé vlastnosti neměl.

Korejci tedy svůj článek nenapsali pořádně, nebo co se mohlo stát?

Je pořád možné, že jde o nějaký trik. Mají to i patentované, chtějí z toho samozřejmě mít i komerční úspěch, takže je možné, že v článku to není popsané správně naschvál. Já osobně tomu tedy nevěřím, ale ta šance tady je – a je to i důvod, proč my se tomu věnujeme a proč chceme přispět k ověření, nebo vyvrácení toho jejich článku.

Kdyby to přece jen klaplo, tak postup výroby LK-99 bude relativně snadný i pro průmysl?

Asi ano. To už se začínáme bavit v hodně hypotetické rovině, ale kdyby ten materiál opravdu za nějakých metod přípravy vykazoval supravodivost, tak dobrá zpráva určitě je, že je levný na přípravu. Žádné vzácné kovy, jen běžné suroviny, kterých rozhodně není nedostatek. A specializované pece by ho vyráběly efektivně a velmi jednoduše.

Rozhodně se ale teď neví, jak moc se z toho krystalu dá udělat materiál k praktickému využití. Nejsou to kovy, které můžete ohýbat a vyrábět z nich dráty, je to vlastně křehká keramika. Ale když byly v roce 1986 objeveny takzvané vysokoteplotní supravodiče, které stačí chladit „jen“ kapalným dusíkem, relativně dostupným, také trvalo přes dvacet let, než z toho připravili ten kus drátu, cívku, která má nějaké reálné využití. Dnes například v magnetické rezonanci.

A další neznámou bude, jak silnému magnetickému poli ten supravodič dokáže odolávat, než přestane být supravodivý.

Kde všude by takový supravodič nalezl využití?

Ve všech možných oblastech průmyslu. Asi nejzajímavější příklad je fúzní elektrárna, která by vyráběla energii velmi čistě a z mála paliva. Pro její konstrukci je zapotřebí supravodič, který odolá vysokým teplotám, aby udržel plazmu o teplotě 150 milionů stupňů Celsia. Elektrické vedení a transformátory ze supravodičů by přenášely proud prakticky beze ztrát a dráty by stačily menší. Každý doktor by mohl mít svou magnetickou rezonanci, byly by to kompaktní přístroje.

Další aplikace supravodivosti je v elektronice. Počítače limituje, že se musejí chladit – kdyby se díky absenci elektrického odporu procesory nezahřívaly, mohly by se taktovat na daleko vyšší výkon. Jen velké superpočítače se takto chladí, ale mít kapalný dusík v mobilu nebo chytrých hodinkách nechcete.

Čistší i výkonnější než dnešní atomová elektrárna. Může jaderná fúze vyřešit světovou energetiku?

Výzkum na veřejných institucích se jeví pomalý, svázaný pravidly a grantovými podmínkami, vy jste se přesto mohli na tyto pokusy vrhnout rychle...

Naštěstí je to pro nás docela snadný postup. Kdyby bylo potřeba, já nevím, hodně platiny, tak bychom řešili, kdo to zaplatí, ale tady to jsou běžné chemikálie, které máme v laboratoři, a zatím jsme ani neinvestovali moc času.

Věnuje se tomu hlavně Ross Colman, vedoucího našeho magnetického oddělení, který se stará o růst těch krystalů. Já dělám analýzu dat a spolu jsme to začali publikovat na Twitteru, protože jsme zjistili, že to tam zajímá spoustu lidí. Předtím naše oddělení na Twitteru sledovalo třicet uživatelů, za pár dní přibylo deset tisíc – a dosah našich tweetů vzrostl o 149 milionů procent! Náš příspěvek s videem, jak vzorky vyndáváme z pece, vidělo přes 2,5 milionu lidí.

Čím si vysvětlit takový náhlý zájem o vědu?

I tím, že LK-99 jde připravit relativně snadno, proto to zkouší hodně lidí. Ale ne každý už má doma přístroje, jimiž výsledek správně analyzuje a prověří. Mnoho příspěvků k tématu jsou fejky a nesmysly, ale nás někteří experti doporučují jako jeden z mála důvěryhodných zdrojů.

Ne všichni badatelé takto své průběžné výsledky publikují, co vás k tomu vede?

Většina laboratoří to tak nedělá, ale my jsme stoupenci otevřené vědy, otevřených dat, proto vše ihned zveřejňujeme. Ten materiál je stejně už patentovaný, chceme jen přispět k vědě – ověřením, nebo vyvrácením. I kdybychom byli první, kdo supravodivost prokáže, nic moc tím nezískáme.

A co je tedy cílem?

I když ukážeme, že to supravodič není, vydáme odborný článek s detailním popisem několika způsobů přípravy, analyzujeme přesné složení toho materiálu, správně změříme jeho vlastnosti… I to pro nás bude úspěch, protože přispějeme k celkové znalosti tohoto problému. Na nerecenzovaných serverech rychle vycházejí další články, začíná to vypadat, že materiál supravodivé vlastnosti nemá. Ale na důvěryhodné, peer reviewed výsledky si budeme muset počkat, myslím, měsíc až dva.