Ostrov supravodivosti

Elektrické dráty jsou jako „skluzavky“, po kterých jezdí elektronové kuličky. Za běžných podmínek povrch skluzavky není hladký, proto se kuličky někde zaseknou, jinde zpomalí. Supravodivost ale povrch skluzavky vybaví dokonale hladkou vrstvou, díky které elektronové kuličky neztrácejí energii a bez zastavení obíhají dokola. Materiály, které touto vlastností disponují, jsou podle fyzika Michala Vališky velmi důležité pro budoucnost lidstva, v níž dopomůžou k dosažitelnosti technologií, schopných zvládat dramaticky více výpočtů než dnešní počítače.

Materiál, se kterým pracujete nejvíce, je sloučenina teluru a uranu – telurid uraničitý (UTe₂). Čím je zajímavý? — Za běžných fyzikálních podmínek prakticky ničím. Jakmile jej ale silně ochladíme, stává se mimořádně nekonvenčním supravodičem. Pro technologie kvantových počítačů velmi slibná vlastnost, kterou zatím nikdo tak důkladně jako my neprozkoumal.

Supravodiče ale zatím potřebují teploty hluboko pod bodem mrazu. Při jaké teplotě vám telurid uraničitý dělá největší radost? — Jde o úzký pás teplot mezi 1,6 až dvěma stupni nad absolutní nulou, tedy v rozmezí –271,55 až –271,15 °C. Právě v tomto rozmezí teplot se fádní materiál mění v technologického supermana.

V jakém slova smyslu? — Jeho supravodivost je pro materiály na bázi uranu poměrně vzácná; alespoň kam v tuto chvíli sahají naše znalosti. Přitom byste řekl, že materiál, který známe už od sedmdesátých let 20. století, musí být prozkoumaný do nejmenších detailů. Tak nikoliv. Objevitelé jeho supravodivé vlastnosti přehlédli.

Nebyli pozorní? — Spíše jim nepomohlo, že teplota supravodivého přechodu leží pod teplotou, v níž tenkrát vlastnosti materiálu testovali. Přitom byli schopni dosáhnout ještě nižších teplot, ale nečekali, že by dalším ochlazením mohli vyvolat zajímavou odezvu. Svým způsobem je chápu. Jde o materiál, jehož magnetické vlastnosti svádějí považovat jej za vyloženě nudný i jako paramagnet, tedy látku neschopnou udržet si magnetické vlastnosti po odstranění vnějšího magnetického pole. A když se po dvaceti letech k jeho zkoumání vrátili Japonci, jeho výjimečnost přehlédli podruhé.

RNDr. Michal Vališka, Ph.D., (*1989)

se jako kluk vypravil na den otevřených dveří Matematicko-fyzikální fakulty Univerzity Karlovy. Přišel ale pozdě. Oficiální program už skončil a na zemi po něm v celé budově zůstala spousta šipek. Vydal se po nich až téměř přesně na místo, kde má dnes kancelář, v níž se věnuje výzkumu nekonvenční supravodivosti a kvantových materiálů.

Doktorské studium absolvoval ve spolupráci Univerzity Karlovy a Institutu Laue-Langevin v Grenoblu, následně působil jako postdoktorand v CEA Grenoble a v LNCMI Toulouse. Ve své práci se zaměřuje především na mimořádně čisté supravodivé materiály, jejich symetrii, topologické vlastnosti a chování v extrémních podmínkách vysokých magnetických polí, nízkých teplot a vysokých tlaků. Je laureátem Ceny Neuron pro nadějné vědce v oboru fyzika a hlavním řešitelem pětiletého projektu GA ČR Junior Star STiUS: Symmetry and Topology in Ultraclean Superconductors, v němž zkoumá vztah mezi symetrií, topologií a supravodivostí v ultračistých supravodivých materiálech.

Snímek Vladimír Šigut, Univerzita Karlova

Kdo byl ten smolař? — Japonský fyzik Dai Aoki, specialista na hledání nekonvenčních supravodičů. Dnes víme, že měl data plná šumu a nesprávně zvolil nejnižší teplotu. Když se v roce 2018 dozvěděl, že fyzik Sheng Ran nalezl unikátní supravodivé vlastnosti teluridu uraničitého, byl zoufalý. O pětadvacet let dříve si nechal proklouznout mezi prsty osudovou šanci. A mrzí ho to dodnes.

Pro to mám pochopení. Kde jste se s tímto materiálem potkal vy? — Právě onoho roku 2018, na postdoktorské stáži ve francouzském Grenoblu. Telurid uraničitý v té době zažíval slavné období a já měřil jeho vlastnosti ve vysokých tlacích či magnetických polích. Po návratu na pražskou Matematicko-fyzikální fakultu Univerzity Karlovy, proslulou celosvětově vzácnou schopností zdejších vědců a techniků „pěstovat“ krystaly, zejména uranové, jsem se pokusil vytvořit vlastní krystal teluridu uraničitého. Podařilo se, sloučeninu intenzivně zkoumáme a mám dojem, že jsme v tom docela úspěšní.