Forskare har löst mysteriet med den "märkliga metallen"
Av Upptäckten gäller så kallade kuprater, en högtemperatursupraledare, och beskrivs vara en viktig pusselbit i förståelsen av supraledare och innebära en grönare framtid. Det skriver Chalmers i ett pressmeddelande.
Supraledande material kan överföra elektrisk energi med noll motstånd och 100 procent verkningsgrad, men de flesta sådana material kan idag bara fungera vid så låga temperaturer som -296 grader. Något som är väldigt energikrävande – och gör materialen svårtillämpade i praktiken.
Materialet kuprater anses vara ett mystiskt undantag. Kuprater är ett kopparoxidmaterial som leder elektricitet med noll motstånd, även vid temperaturer över den hos normala supraledare, upp till närmare -140 grader. Detta gör att den kallats "den märkliga metallen".
Trots att det är känt att det elektriska motståndet i kuprater förändras med temperaturen på ett sätt som skiljer sig från vanliga metaller, har forskare inte kunnat klura ut vad det beror på.
Men nu har forskarna vid Chalmers tekniska högskolan, Politecnico och Sapienza lyckats lösa en del av gåtan hos högtemperaturs-supraledare.
– Den här upptäckten utgör ett viktigt framsteg i förståelsen av inte bara de anomala metalliska egenskaperna hos kuprater, utan också av de fortfarande oförklarliga mekanismerna bakom högtemperatursupraledning, säger Riccardo Arpaia, huvudförfattare och forskare i kvantkomponentfysik vid Chalmers som har koordinerat studien tillsammans med Politecnico i Milano.
I en studie har forskarna kunnat visa på förekomsten av en kvantkritisk punkt kopplad till materialets märkliga beteende. En teori som redan finns men som nu stödjs ytterligare.
Om forskningen:
Forskningen baseras på röntgenspridningsexperiment utförda vid European Synchrotron ESRF i Grenoble och vid den brittiska synkrotronen DLS. I studien avslöjas förekomsten av laddningsfluktuationer som påverkar det elektriska motståndet hos kuprater på ett sätt som får dem att uppföra sig "märkligt". Genom att göra systematiska mätningar av hur energin för dessa laddningsfluktuationer varierar kunde forskarna identifiera värdet på den laddningsbärardensitet då energin är som lägst: den kvantkritiska punkten.
Chalmers tekniska högskola
Upptäckten gör att man nu kan ta ett steg närmare att designa och skapa nya supraledande material som kan fungera i rumstemperatur.
– Tack vare många mätningar och nya dataanalysmetoder har vi kunnat bevisa förekomsten av den kvantkritiska punkten. En bättre förståelse för kuprater kommer att kunna visa vägen i utformningen av ännu bättre material, med högre kritiska temperaturer, som är lättare att nyttja i morgondagens teknologier, säger Giacomo Ghiringhelli, professor vid fysikavdelningen vid Politecnico i Milano och koordinator för forskningen tillsammans med Chalmers.