ОРГАНИЧНИТЕ СВРЪХПРОВОДНИЦИ

[BG-Science]

ОРГАНИЧНИТЕ СВРЪХПРОВОДНИЦИ

Както вече стана дума в предходното есе, повече от седем десетилетия науката изучава и се удивлява на един природен феномен: при температури, близки до абсолютната нула, металите скокообразно губят омическото си съпротивление; при това то става не просто «много малко», а равно точно на нула. Четири от тези седем десетилетия учените само се дивяха на факта, днес обаче има разработена строга теория, която поставя нещата по местата им. Металите стават свръхпроводими при толкова ниски температури, че свръхпроводниците почти нямат шансове да намерят практическо приложение. «Най-лесен» се оказа ниобият, но и за него са необходими минус 264°С (т. е. 9К). Разходите да направим такъв уникален хладилник са много по-големи от печалбата, която получаваме от свръх-

проводимостта.

И докато физиците размишляваха как да излъжат природата, през 1960 г. се появи статия на У. Литъл, която може да се обобщи в един-единствен въпрос: а защо се занимаваме само

с металите?

Вярно е, че при нормални температури само металите и сплавите им пропускат електрически ток, но може би в условията на «адския студ» нещата ще се променят? И той подхвърли дръзката си идея, че могат да съществуват свръхпроводници не само при нормални, но и при доста по-високи температури — достатъчно е за целта да използуваме органични вещества.

Да припомним:, органичните вещества винаги съдържат въглерод. Този елемент е уникален, неповторим в своите способности да образува дълги вериги. При свързването им с други елементи, химиците вече са създали повече от 2 000 000 съединения! Такива са почти всички химични влакна, покрития, заместители на каучука, багрилата, лепилата, лекарствата. Прибавете към тях и цялото разнообразие от вещества, изграждащи живата природа — наистина, какъв изумителен, «архитект» е въглеродът!

И ето сега отново въглеродът се притече на помощ. Първоначално всички обърнаха поглед към полимерите, но бързо се разочароваха — съставът им е непостоянен, структурата им е случайна и с доста «дефекти». А защо да не се използуват органичните кристали? Представете си набор от еднакви сложни молекули, подредени една подир друга като войници. Сравнението с войнишка редица не е случайно; точно така молекулите образуват вериги, които имат само дължина — т. е. те са едномерни. Затова започнаха да ги наричат «моливи». И което е още по-интересно — токът тече само по дължината на «молива». Прекрасно, защото, щом няма хаос и безредие, следователно токоносителите ще могат да преминават безпрепятствено. Да, но. . . При ниски температури в «моливите» наистина се забелязва скок на проводимостта, но те стават. . . абсолютни изолатори. Тук вече изследователите наистина трябваше да проявят хитрост, за да заобиколят природните ограничения. Идното решение е да се наредят няколко «молива» и да се притиснат силно — тогава електроните ще прескачат от един молив в друг. Има и друго решение — в краищата на молекулите да се зашиват големи атоми (серни, селенови) и под тяхното прикритие електроните да се промъкват. . .

Но да се върнем към лабораторните търсения. Както вече казахме, през 1960 г. бе синтезиран първият «молив» — TCNQ, а десет години по-късно — вторият, ТТР (пълните химически названия са толкова дълги, че се налага да ги спестяваме). И двете съединения бяха изолатори до 1973 г., когато решиха да ги обединят — новата комбинация се оказа проводник, при това само в едната посока. И все пак това беше проводник, а не свръх.. .

Минаха още няколко години. Радостната вест дойде от университета в Копенхаген — през 1981 г. С. Бехгард синтезира първия органичен свръхпроводник. Тъй като е първи, ще го почетем с пълното му химично название: тетраметилтетраселенофулвален, съкратено TMTSF. Това, разбира се, е базовата молекула, към нея трябва да се пришият още различни «опашчици», но това вече е само за специалистите.

Първият органичен свръхпроводник се оказа доста капризен. Първо трябва да го подложиш на налягане 12 килобара, а след това при постоянно налягане да го охлаждаш в продължение на 12 часа; при около 1К съпротивлението започва да пада, а при О,9К то става нула.

Неотдавна съветският учен Е. Ягубски създаде едновременно три органични кристала, които стават свръхпроводници при 2—ЗК - Засега най-високата температура, при която органичното съединение става свръхпроводник, е 7,ЗК.

Читателят вероятно ще реагира: ама това е много по-зле, отколкото при металите и сплавите! Вярно е. Все пак не забравяйте, че органичните свръхпроводници са «малолетни» и че познаваме само някои от тях. Важното е, че човекът може изкуствено да създава свръхпроводници, без да се съобразява със сътвореното от природата. Големите «комбинаторски» възможности на въглерода обещават голямо разнообразие от решения, а когато в добавка те могат да се управляват от човешкия разум, тогава можем напълно да сме спокойни.

Освен свръхпроводимост органичните кристали притежават и други необикновени свойства. Те например имат доста странни взаимоотношения с магнитното поле — все още неясни и необяснени. И още нещо. При металите и сплавите електрическото съпротивление в критичната точка спада рязко, скокообразно до нула, а при органичните кристали има преходна част, спадането става някак плавно. И никой не знае защо.

Органичните свръхпроводници правят първите си крачки. Вероятно след няколко десетилетия ще започне тяхното мощно настъпление в практиката. През XXI век те ще разкрият истинските си възможности. Все още е рано да прогнозираме къде и как ще се използуват; засега можем само да се гордеем, че е разгадана още една тайна на природата