Επιστήμονες στην Κίνα προβλέπουν ότι η στοίβαξη δύο εξαιρετικά λεπτών στρώσεων βορίου θα μπορούσε να οδηγήσει σε έναν νέο υπεραγωγό με πρωτοφανώς υψηλή θερμοκρασία λειτουργίας. Οι υπεραγωγοί μεταφέρουν ηλεκτρικό ρεύμα χωρίς ηλεκτρική αντίσταση, όμως οι περισσότεροι χρειάζονται εξαιρετικά χαμηλές θερμοκρασίες για να λειτουργήσουν.
Σε μελέτη που δημοσιεύθηκε στο «Physical Review Letters», οι ερευνητές χρησιμοποίησαν υπολογιστικές προσομοιώσεις για να εξετάσουν χιλιάδες πιθανές δομές από δύο μονοατομικά στρώματα βορίου, γνωστά ως βοροφαίνιο.
Η καλύτερη δομή στους υπολογισμούς ήταν ένα διπλό στρώμα βοροφαίνιου με διάταξη AA. Οι ερευνητές προβλέπουν ότι το υλικό θα μπορούσε να παρουσιάζει υπεραγωγιμότητα έως τους 68 K, δηλαδή περίπου -205 βαθμούς Κελσίου, υπό κανονική ατμοσφαιρική πίεση.
Αυτό θα ξεπερνούσε σημαντικά την επίδοση του σκανδίου, το οποίο θεωρείται σήμερα ο καλύτερος γνωστός στοιχειακός υπεραγωγός και φτάνει τους 36 K, αλλά μόνο υπό πίεση περίπου 260 gigapascals.
Χιλιάδες πιθανές δομές
Για να εντοπίσουν την πιο υποσχόμενη διαμόρφωση, οι επιστήμονες υπολόγισαν τη συμπεριφορά ατόμων και ηλεκτρονίων σε περισσότερες από 9.000 διαφορετικές δομές. Η βέλτιστη διάταξη περιλάμβανε άμεσους δεσμούς μεταξύ ατόμων βορίου στις δύο στρώσεις.
Οι ισχυροί ομοιοπολικοί δεσμοί μεταξύ των στρώσεων επηρεάζουν τον τρόπο με τον οποίο δονούνται τα άτομα και ενισχύουν τις αλληλεπιδράσεις που επιτρέπουν στα ηλεκτρόνια να σχηματίζουν ζεύγη και να κινούνται χωρίς αντίσταση.
Οι ερευνητές υποστηρίζουν ότι η διαστρωματική ομοιοπολική σύνδεση αποτελεί μια μέχρι σήμερα ελάχιστα εξερευνημένη προσέγγιση για την ενίσχυση της υπεραγωγιμότητας σε ελαφριά στοιχεία.
Το κρίσιμο επόμενο βήμα
Η πρόβλεψη βασίζεται αποκλειστικά σε θεωρητικούς υπολογισμούς και δεν έχει ακόμη επιβεβαιωθεί πειραματικά. Το επόμενο σημαντικό βήμα είναι επομένως η δημιουργία της συγκεκριμένης δομής στο εργαστήριο και η μέτρηση της πραγματικής θερμοκρασίας μετάβασης.
Αν οι υπολογισμοί επιβεβαιωθούν, η νέα προσέγγιση θα μπορούσε να ανοίξει δρόμο για υπεραγωγικά υλικά που απαιτούν λιγότερο ακραίες συνθήκες ψύξης, με πιθανές εφαρμογές στην ενεργειακή μεταφορά, στους μαγνητικούς τομογράφους και στα τρένα μαγνητικής αιώρησης.
