Singapore National Universityn tutkijat ovat synnyttäneet kuparittoman suprajohtavan oksidin, joka toimii noin 40 K (-233 °C) ympäröivässä paineessa. Tämä nikkelipohjainen materiaali avaa uusia näkymiä korkealämpöisen suprajohtavuuden ymmärtämiseen. Tulokset on julkaistu Nature-lehdessä, mikä merkitsee keskeistä vaihetta kuparihappojen löytämisen jälkeen vuonna 1987.
Meissner-ilmiö: superjohtavuuden aiheuttama leijuminen.
Kuva Wikimedia
Suprajohtavuus, ilmiö, jossa materiaali menettää kaiken sähkövastuksen, on ollut tunnettu yli vuosisadan ajan. Kuitenkin suurin osa suprajohtavista materiaaleista vaatii lämpötiloja, jotka ovat lähellä absoluuttista nollapistettä. Kuparihappojen löytäminen 1980-luvulla oli jo työntänyt näitä rajoja, mutta kuparin käyttö aiheutti käytännön ongelmia.
Uusi materiaali, (Sm-Eu-Ca)NiO₂, on suunniteltu tiimin kehittämän ennustavan mallin avulla. Se osoittaa suprajohtavuutta yli 30 K ilman ulkoista puristusta. Tämä vakaus ympäröivässä paineessa on merkittävä etu tulevissa sovelluksissa.
Tämän löydön vaikutukset ovat laajat. Se viittaa siihen, että korkealämpöinen suprajohtavuus ei rajoitu kuparipohjaisiin yhdisteisiin. Tämä laajentaa merkittävästi potentiaalisten materiaalien kenttää tehokkaampiin elektronisiin sovelluksiin.
Tiimi tutkii nyt, miten materiaalin elektronisia ominaisuuksia voitaisiin muuttaa, jotta sen kriittistä lämpötilaa voitaisiin edelleen nostaa. Nämä tutkimukset voisivat johtaa uuden sukupolven suprajohtaviin materiaaleihin, jotka ovat paremmin soveltuvia jokapäiväisiin teknologioihin.
Mitkä ovat korkealämpöisen suprajohtavuuden ominaisuudet?
Korkealämpöinen suprajohtavuus tarkoittaa materiaalin kykyä johtaa sähköä ilman vastusta merkittävästi korkeammissa lämpötiloissa kuin absoluuttinen nollapiste. Toisin kuin perinteiset suprajohtavat materiaalit, nämä materiaalit eivät vaadi äärimmäistä jäähdytystä.
Kuparihappoja, jotka löydettiin 1980-luvulla, olivat ensimmäiset, jotka osoittivat tämän ominaisuuden yli 30 K. Niiden mekanismi on edelleen huonosti ymmärretty, mikä tekee jokaisesta uudesta löydöstä ratkaisevan tärkeän edistykselle tällä alalla.
Kuparittoman suprajohtavan materiaalin löytäminen, joka toimii samankaltaisissa lämpötiloissa ympäröivässä paineessa, on siis merkittävä edistysaskel. Se kyseenalaistaa ajatuksen siitä, että kupari on välttämätöntä korkealämpöiselle suprajohtavuudelle.
Tämä laajentunut ymmärrys voisi nopeuttaa käytännöllisempien suprajohtavien materiaalien kehittämistä, joita voitaisiin käyttää sovelluksissa kuten sähköverkot tai lääketieteellinen kuvantaminen.