"Ülijuhtivad materjalid on Püha Graal, mida on jahitud juba 115 aastat. Kui ülijuhti õnnestuks kasutada tema ülijuhtivas olekus elektrienergia transpordiks, siis energiakadusid polekski – ei soojuslikke ega oomilisi. See annaks täiesti kadudevaba energiaülekande," ütles Keemilise ja bioloogilise füüsika instituudi juhtivteadur Raivo Stern ERR-ile. Seda seetõttu, et ülijuhtide takistus muutub väga madalatel temperatuuridel nullilähedaseks ja magnetväli tõrjutakse välja. Viimast kutsutakse ka Meissneri efektiks.

"Ma ei ole energeetik, aga ma pakun, et me kaotame ühe kolmandiku energiat igasugustes teisendusprotsessides ja ülekannetes. See oleks märkimisväärne osa, mis õnnestuks kokku hoida. Paraku pole ülijuhtide omadused praegu nii robustsed, kui me tahaksime," nentis Stern.

Korea Ülikooli teadlased väidavad, et nende sünteesitud materjal LK-99 (Lee-Kim 1999) näitas laboritingimustes ülijuhtivuse tunnuseid toatemperatuuril ja säilitab oma omadusi vähemalt 127 °C kraadini.

See lahendaks ülijuhtide kasutamisvõimaluste piiratuse. Seni loodud ülijuhte tuleb hoida äärmiselt madalal temperatuuril või siis väga kõrgel rõhul. Lisaks läheb nende loomiseks vaja haruldasi ja kalleid keemilisi ühendeid. Seeläbi kasutatakse tänapäeval ülijuhte näiteks magnetresonantstomograafias, massispektomeetrias ja osakeste kiirendites.

Sterni sõnul toimub ülijuhtivus reeglina allpool teatud kriitilist temperatuuri piiri. "Kui me oleme normaalrõhul ehk tavaelus, siis seni saavutatud kõige kõrgem ülijuhtiv temperatuur on umbes -125 °C kraadi. Sellise temperatuuri saab ainult krüovedelikega. Tihti ei piisa isegi vedelast lämmastikust, vaid tuleb kasutada vedelat heeliumit, mis on väga kallis taastumatu materjal. Ka selle käsitlemine pole sugugi lihtne," märkis füüsik.

Seetõttu ei saagi ülijuhtidest valmistada pikki traate ja juhtmeid ning selle rakendusvaldkonnad jäävad piiratuks. Olgu öeldud, et füüsikud on loonud ka ülijuhi, mis toimib -30 °C kraadi juures. See vajab ülijuhtivuseks aga atmosfäärirõhust miljoneid korda suuremat rõhku. Niisiis pole ka sellisele materjalile laiatarbelist rakendust. Tavarõhul ja toatemperatuuril või isegi vedelas lämmastikus toimivate ülijuhtide leidmine tekitabki seetõttu füüsikutes suurt huvi.

Uus paljutõotav avastus

"Nüüd on välja pakutud uus aine, mis võiks toimida toatemperatuuril ja normaalrõhul. Selle väite kontrollimisega tegeleb praegu juba päris suur hulk inimesi," selgitas Stern:. "Pealegi on see uus materjal, LK-99, huvitav selle poolest, et seal on plii, fosfor, hapnik ja natukene vaske. Need on kõik käepärased ja mitteharuldased elemendid."

Raivo Stern usub, et korealased kindlasti tegid mingisuguse avastuse. Küsimus on pigem selles, kui palju esineb nende katsetes vigu. "Kas ja kus selles teaduses on vigu, see ongi see, millega inimesed praegu tegelevad. Ma kardan, et neid vigu leiab – see on ettevaatlik pessimism. Samas ma loodan, et äkki on seal suur hulk õiget asja ka sees," avaldas ta lootust.

"Selleks, et uut ülijuhti kinnitada, peab ta näitama nullilist elektrilist takistust allpool ülemineku temperatuuri. Lisaks peab tal olema Meissneri efekt, mis lükkab magnetvälja ülijuhist välja. Tundub, et nad on Meissneri effekti veenvalt ära näidatud," arutles Stern. "Ma usun, et praegu tasub hoida pöialt, et äkki sealt tuleb midagi toredat ja põnevat. Ega siin Ukraina sõja kõrvalt olekski tore, kui teadusest midagi nii positiivset tuleks," võttis ta kokku.

Vastuse saavad anda ainult täiendavad katsed

Tartu Ülikooli füüsik ja emeriitprofessor Teet Örd nentis, et mitmed laborid üle kogu maailma on püüdnud sünteesida ühendit nimetusega LK-99. Saadud materjalis pole nad aga ülijuhtivust selgelt tuvastanud. "Vastuse küsimusele, kas LK-99 on tõepoolest toatemperatuuril toimiv ülijuht, nagu Korea teadlased väidavad, saavad anda ainult täiendavad eksperimendid, mis on viidud läbi eesmärgiga korrata Korea uurimisrühma tulemusi," ütles Örd ERR-ile. 

"Samas, nagu ma aru saan, pole siiski täielikku veendumust, et uuriti ühendeid, mis on identsed LK-99-ga. Kokkuvõtvalt pole hetkel kindlalt tõestatud, et LK-99 on toatemperatuuril toimiv ülijuht, kuid pole ka vastupidist näidatud," arvas Örd. Samas toonitas ta, et kuna praegu toimub väga intensiivne uurimistöö, siis võivad senised arusaamad kiiresti muutuda.

"Kõhklusi võib lisada see, et aeg-ajalt ikka teatatakse toatemperatuuril ülijuhtivuse avastamisest mõnes ühendis, mis on aga siiani osutunud valeks. Korea rühma tulemused pole veel publitseeritud eelretsenseeritavas teadusajakirjas," tõi füüsik välja.

Örd peab LK-99 siiski huvitavaks ja paljutõotavaks materjaliks. "Teooria poolelt on erinevad autorid arvutanud LK-99 elektronstruktuuri ja tulemused on vähemalt huvitavad. Selgub, et seda iseloomustavad kaks lamedat vase elektrontsooni, mis lõikuvad Fermi pinnaga. On teada, et niisugune elektronide energiaspekter võib soodustada ülijuhtivust, sealhulgas kõrgematel temperatuuridel toimivat ülijuhtimist," selgitas professor.

Ülijuhtivuse tunnuseid leiab korealaste uudses materjalis veelgi. Füüsik  toonitas siiski, et need see ei tee sellest veel revolutsioonilist toatemperatuuril ülijuhti.

"Samuti osutavad arvutused ka teistele elektronide ja ioonide süsteemi potentsiaalselt ülijuhtivust toetavatele iseärasustele LK-99-s. Päris kindlasti ei tõesta see ülijuhtivuse olemasolu selles materjalis, rääkimata toatemperatuursest ülijuhtivusest. Ammendava vastuse saab anda siin ainult katsetamine," täheldas Örd.

Neljapäevase, 10. augusti seisuga oli uurinud LK-99 ülijuhtivust maailmas vähemalt 18 töörühma. Neist kümnel ei õnnestunud saadud Lõuna-Koera teadlaste tulemusi korrata. Kahte eksperimenti sai lugeda osaliselt läbikukkunuks, mil kahel töörühmal õnnestus osaliselt Lõuna-Koera teadlaste nähtut kinnitada. Näiteks teatas üks Hiina töörühm, et materjal muutub ülijuhtivaks -174 °C kraadi juures.