About / Advertise 
Supraledande material kan ge mycket energisnål elektronik men har fortfarande lång väg till ett kommersiellt genombrott. Forskare vid Chalmers har skulpterat ett underlag som gör att tekniken fungerar vid högre temperaturer och samtidigt tål starka magnetfält.
Till skillnad från dagens elektronik, där energi går förlorad i form av värme, har supraledande material förmågan att leda elektricitet helt utan energiförluster. Potentiellt kan elektroniken bli hundra gånger mer energieffektiv.
Ett hinder är dock att supraledande tillstånd ofta kräver extremt låga temperaturer, ner mot minus 200 grader Celsius, där nedkylningsprocessen är både komplex och strömkrävande. En annan stor utmaning är att supraledning kan försvagas eller till och med upphöra i starka magnetfält.
I jakten på den här typen av robusta supraledare har forskarna försökt förändra den kemiska sammansättningen i en rad olika material, med begränsad framgång.
– Genom att i stället skulptera om den yta som supraledaren ligger på kunde vi framkalla supraledning vid betydligt högre temperaturer än vad som tidigare varit möjligt. Vi kunde också se att materialet fortsatte vara supraledande även när det utsattes för starka magnetfält, säger Floriana Lombardi i ett pressmeddelande.
Hon är professor i kvantkomponentfysik på Chalmers och försteförfattare till en studie som publicerats i Nature Communications.
Chalmersforskarna använde ett kopparoxid-baserat ämne som tillhör materialfamiljen kuprater. För att kunna användas i elektronik i praktiken behöver sådana ultratunna filmer placeras på ett bärande underlag, ett substrat, som fungerar som en mall för tillväxten. Det var när Chalmersforskarna gjorde justeringar på nano-nivå på substratets yta som de gjorde sitt genombrott.
– Eftersom atomer i substratet ligger i ett visst mönster kan det ”styra” hur atomerna i det supraledande lagret lägger sig. När vi justerade formgivningen av underlaget kunde vi påverka de supraledande egenskaperna och se till att de bibehölls också vid högre temperaturer, och även när vi tillförde starka magnetfält, säger Erik Wahlberg, forskare vid Rise och medförfattare till studien.
Genombrottet innebär att Chalmersforskarna introducerar en ny designprincip i utvecklingen av framtida, supraledande material som kan användas i betydligt högre temperaturer än idag, förhoppningsvis nära rumstemperatur.
– I stället för att leta efter nya material eller manipulera de kemiska egenskaperna i befintliga material, visar vi nu hur man kan förstärka supraledning genom att skulptera underlaget, säger Floriana Lombardi.
Resultaten öppnar för en praktisk tillämpning av supraledare i energieffektiv elektronik, nästa generations kvantkomponenter och teknik som kräver starka magnetfält.
– Det här visar att små förändringar på nano-nivå kan få avgörande effekter, och till och med frigöra supraledningens potential i framtidens elektronik, säger Floriana Lombardi.
