Forskere opdager, hvordan belastning ved korngrænser undertrykker superledning ved høje temperaturer

I et betydeligt gennembrud har forskere ved Okinawa Institute of Science and Technology Graduate University (OIST) og Okayama University opdaget en ny mekanisme, der undertrykker høj-temperatur superledning i visse materialer. Deres resultater, offentliggjort i det prestigefyldte tidsskrift Nature Communications, kaster lys over det indviklede samspil mellem belastning og superledning, hvilket baner vejen for udforskningen af ​​nye superledende materialer.

Superledning, visse materialers evne til at lede elektricitet med nul modstand, er et fascinerende fænomen, der lover for forskellige applikationer, herunder energieffektiv kraftoverførsel og ultrahurtig databehandling. At opnå superledning ved høje temperaturer, som forekommer ved temperaturer væsentligt højere end det absolutte nulpunkt, er dog fortsat en formidabel udfordring.

I denne undersøgelse undersøgte forskerholdet en specifik klasse af materialer kaldet jernbaserede superledere. Disse materialer har vist sig lovende for at opnå høj-temperatur superledningsevne, men deres potentiale er blevet begrænset af et fænomen kendt som "belastningsinduceret superledningsundertrykkelse."

Ved omhyggeligt at studere den atomare struktur af jernbaserede superledere ved hjælp af en kombination af avancerede elektronmikroskopiteknikker lavede forskerne en bemærkelsesværdig observation. De opdagede, at tilstedeværelsen af ​​belastning ved korngrænser, hvor forskellige krystalorienteringer mødes, forstyrrer de delikate elektroniske interaktioner, der er nødvendige for superledning. Denne forstyrrelse opstår på grund af dannelsen af ​​defekter og ufuldkommenheder ved korngrænserne, som fungerer som barrierer for strømmen af ​​elektroner.

"Vores resultater giver en grundlæggende forståelse af, hvordan belastning kan undertrykke høj-temperatur superledning i disse materialer," forklarer Dr. Yoshimi Imai, hovedforfatter af undersøgelsen. "Denne viden er afgørende for at designe og optimere nye jernbaserede superledere, der udviser forbedrede superledende egenskaber."

Forskerholdet er optimistisk om, at deres opdagelse vil inspirere til yderligere undersøgelser af forholdet mellem belastning og superledning i andre materialesystemer. Ved at manipulere belastning på atomniveau kan forskere potentielt åbne nye veje til at opnå højere superledende overgangstemperaturer, hvilket bringer drømmen om praktisk højtemperatur-superledning tættere på virkeligheden.