Supraledare med nya egenskaper
Supraledare är material som leder elektricitet utan motstånd och används bland annat i elektromagneter, antenner och kraftledningar. Nu har forskare vid Lunds universitet studerat en mångfacetterad supraledare som kan få stor betydelse för framtidens teknik.
Smarta supraledare spås kunna förändra vår vardag i grunden. Datorer skulle till exempel kunna bli miljontals gånger snabbare. Supereffektiv elöverföring och en världsomspännande flotta av svävande magnettåg finns också bland visionerna. Men för att kunna utnyttja supraledare fullt ut behöver forskarna förstå de bakomliggande mekanismerna bättre.
Nu har ett internationellt forskarlag studerat en mångfacetterad supraledare som uppvisar ett så kallat virvelgitter, ett slags mönster, när den utsätts för ett magnetfält. Detta kan få stor betydelse för den tekniska utvecklingen.
Upptäckt kan få betydelse
Forskarna har undersökt supraledaren NbSe₂, niobiumdiselenid. Med hjälp av så kallad småvinkelspridning av neutroner kan forskarna slå fast att materialet har egenskaper som tidigare varit okända.
Det visade sig bland annat att niobiumdiselenid innehåller två oberoende supraledande band som båda kan leda elektricitet utan motstånd, något som tidigare varit omtvistat. Det gör materialet till en mer effektiv supraledare med bredare användningsområde.
– Studien hjälper till att förfina teoretiska modeller för supraledning men den ger också helt nya insikter i hur kopplingen mellan de oberoende banden påverkar supraledande egenskaper, säger Ahmed Alshemi, forskare i fysik vid Lunds universitet, i ett pressmeddelande.
Ökad förståelse för supraledande band
Forskarna kunde visa hur materialet blir supraledande tillstånd vid mycket låga temperaturer. De kunde för första gången även kartlägga hur olika delar av materialets elektronstruktur samverkar – och hur det påverkar materialets egenskaper.
– Våra resultat ger ett djupare perspektiv på hur olika elektronband samverkar och påverkar supraledning i komplexa material, säger Ahmed Alshemi.
Det har länge pågått en debatt bland fysiker om hur flera elektronband påverkar supraledares egenskaper – särskilt hur banden påverkar materialets förmåga att återhämta sig efter defekter. I den nya studien har forskargruppen kunnat visa att denna ”reparerande” egenskap är kopplad till en specifik funktion i banden.
Kan bana väg för nya material
– Studier och analyser av den här typen av supraledare kan bana väg för nya material. Dessa kan ha skräddarsydda egenskaper som i framtiden kommer att användas i allt ifrån energisnåla minidatorer till medicinsk spetsteknik, säger Ahmed Alshemi.
Förutom Lunds universitet har University of Birmingham, Institut Laue-Langevin, European Spallation Source, PSI Center for Neutron and Muon Sciences, Forschungszentrum Jülich deltagit.
Vetenskaplig artikel:
”Two Characteristic Contributions to the Superconducting State of 2H-NbS₂”, Physical Review Letters.
