Komputerowe modelowanie nadprzewodnictwa

Poszukiwanie materiałów nadprzewodzących trwa już od ponad 100 lat. Ostatnio coraz większe znaczenie mają nadprzewodniki wysokotemperaturowe, przy czym w tym przypadku wysoka temperatura oznacza, że te właściwości dany materiał wykazuje w temperaturze wyższej niż wrzenia azotu (–196°). Nie jest to tylko sztuka dla sztuki, ponieważ takie nadprzewodniki mogą być wykorzystywane w technice oraz energetyce.

Nadal nie opracowano jednej spójnej teorii nadprzewodnictwa, dlatego poszukiwanie wspomnianych materiałów jest nieco przypadkowe. Jednocześnie trwają prace typowo teoretyczne, czyli komputerowe modelowanie ruchu elektronów w sieci krystalicznej. Niedawno naukowcy ze Stanford University wraz z kolegami z Department of Energy SLAC National Accelerator Laboratory poinformowali na łamach prestiżowego „Science” o bardzo ciekawych wynikach tych symulacji. Wzięli oni pod uwagę obiecującą grupę materiałów znanych jako miedziany. Okazało się, że podczas modelowania nadprzewodnictwo można włączać i wyłączać, „dostrajając” strukturę krystaliczną w taki sposób, żeby elektrony nie przeskakiwały pomiędzy najbliższymi atomami miedzi, lecz po przekątnej. Tak wynika z zastosowania tzw. modelu Hubbarda, opisującego gaz elektronowy. Symulacje wykonane przez Amerykanów mogą przybliżyć nas do uzyskania jeszcze bardziej efektywnych nadprzewodników i rozwiązania problemów z przesyłaniem energii.