Skridt mod stuetemperatur superledning

Muligheden for at opnå superledning ved stuetemperatur tog et lille skridt fremad med en nylig opdagelse af et hold af Penn State-fysikere og materialeforskere.

Den overraskende opdagelse involverede lagdeling af et todimensionelt materiale kaldet molybdænsulfid med et andet materiale kaldet molybdæncarbid. Molybdæncarbid er en kendt superleder - elektroner kan strømme gennem materialet uden nogen modstand. Selv det bedste af metaller, som sølv eller kobber, miste energi gennem varme. Dette tab gør langdistancetransmission af elektricitet dyrere.

"Superledning opstår ved meget lave temperaturer, tæt på det absolutte nul eller 0 Kelvin, " sagde Mauricio Terrones, tilsvarende forfatter på et papir i Procedurer fra National Academy of Sciences udgivet i denne uge. "Alfafasen af ​​Molycarbid er superledende ved 4 Kelvin."

Ved lagdeling af metastabile faser af molybdæncarbid med molybdænsulfid, superledning forekommer ved 6 Kelvin, en stigning på 50%. Selvom dette ikke er bemærkelsesværdigt i sig selv - andre materialer har vist sig at være superledende ved temperaturer så høje som 150 Kelvin - var det stadig et uventet fænomen, der varsler en ny metode til at øge superledningsevnen ved højere temperaturer i andre superledende materialer.

Holdet brugte modelleringsteknikker til at forstå, hvordan effekten opstod eksperimentelt.

"Beregninger ved hjælp af kvantemekanik som implementeret inden for tæthedsfunktionel teori hjalp med fortolkningen af ​​eksperimentelle målinger for at bestemme strukturen af ​​de begravede molybdæncarbid/molybdænsulfid-grænseflader, " sagde Susan Sinnott, professor i materialevidenskab og ingeniørvidenskab og institutleder. "Dette arbejde er et godt eksempel på den måde, hvorpå materialesyntese, karakterisering og modellering kan samles for at fremme opdagelsen af ​​nye materialesystemer med unikke egenskaber."

Ifølge Terrones, "Det er en grundlæggende opdagelse, men ingen troede ville virke. Vi observerer et fænomen, som efter vores bedste overbevisning aldrig er blevet observeret før."

Holdet vil fortsætte med at eksperimentere med superledende materialer med det mål en dag at finde materialekombinationer, der kan transportere energi gennem nettet uden modstand.