Slovák vymyslel nový druh materiálu, štúdia vyšla v časopise Nature

Kryštalická štruktúra nového polokovu IrF_4 z dvoch rôznych uhlov pohľadu. Stopa človeka na pláži nie je zrkadlovo symetrická, ale má takzvanú sklznú rovinu. To znamená, že pôvodný obrázok zreprodukujeme, ak sa výsledok zrkadlenia trochu posunie v smere šípky. Nový druh polokovov môže existovať iba v kryštáloch s podobnými sklznými rovinami. Foto – ETH Zürich

Tomáš Bzdušek zo Švajčiarskeho technologického inštitútu v Zürichu a jeho tím zistili, že by mal existovať nový druh polokovov.

Aj napriek tomu, že o nej mnoho ľudí nepočulo, patrí fyzika tuhých látok medzi tie najaktívnejšie oblasti fyziky. Za nižšiu popularitu môže asi aj jej názov – čo už len môže byť zaujímavé na skúmaní tuhých látok?

Cieľom výskumu v tejto oblasti je skúmať, ako sa kvantové vlastnosti atómov a molekúl prejavia na vlastnostiach materiálov. „Tuholátkari“, ako sa medzi fyzikmi označujú, odpovedajú aj na tieto otázky: Prečo sú takmer všetky kovy sivé, ale zlato nie? Prečo je sklo priehľadné? Prečo je železo magnetické, no meď nie? Prečo niektoré materiály vedú elektrický prúd, kým iné nie?

Táto fyzikálna oblasť dala svetu aj polovodičovú elektroniku, dotykové displeje či supravodiče – odhaľuje totiž postupy, ako vyrobiť materiály s unikátnymi vlastnosťami. Zlatým grálom má byť supravodič pri izbovej teplote, čiže materiál, ktorý dokáže prenášať prúd bez strát.

Ako zrniek piesku v saharskej púšti

Fyzika tuhých látok je zložitá veda: poznáme síce základné zákony atomárneho sveta, no atómov je v bežnej hmote nepredstaviteľne veľa. Istú predstavu si však spraviť môžeme – v objektoch okolo nás je zhruba toľko atómov, koľko je zrniek piesku v saharskej púšti.

Ako je teda možné, že tuholátkari vedia spočítať aspoň niečo? Namiesto toho, aby skúmali všetko, obmedzujú svoj záujem na takzvané kryštály, čiže látky zložené z periodicky sa opakujúcich základných buniek. Kryštály však nie sú len drahokamy a soľ, patria k nim aj kovy či mnoho ďalších materiálov okolo nás.

Základným nástrojom na skúmanie ich vlastností je pásová štruktúra. Tá nesie informáciu o možných stavoch, v ktorých sa môžu elektróny v danej látke nachádzať. Skúsme si to vysvetliť na nasledovnom príklade.

OLYMPUS DIGITAL CAMERA
TOMÁŠ BZDUŠEK (27) pôsobí od roku 2013 ako doktorand na švajčiarskej polytechnike ETH Zürich, kde sa venuje výskumu supravodičov a polokovov. Foto – archív T. B.

Pásová štruktúra

Predstavte si mesto, v ktorom sa nachádzajú byty vo všetkých cenových kategóriách – od lacných jednoizbových bytov až po drahé mezonety. Obyvateľov nie je veľa a vystačia si s lacnými jednoizbovými bytmi.

Tento článok je exkluzívnym obsahom pre predplatiteľov Dennika N.

Pridajte sa k predplatiteľom

Dnes na DenníkN.sk

Najčítanejšie

| |