Den snedige trick, forskere brugte til at gøre superledere langt mere praktiske

Okay, jeg er nødt til at fortælle jer om noget, der har pint forskere i årtier. For de har lige fundet en løsning, der faktisk er ret genial.

I ved godt, hvordan din telefonoplader bliver varm? Eller hvordan din laptops blæser starter, når du har for mange faner åbne? Det er energi, der går til spilde som varme. Det er egentlig ret tragisk, når man tænker over det — al den strøm bare... poof... forvandlet til varme i stedet for at udføre nyttigt arbejde.

Drømmen om tabsfri strøm

Derfor gør superledere forskere helt skøre. Disse magiske materialer kan transportere elektricitet med nul energitab. Nul. Ingenting. Zilch. I en verden, hvor vores datacentre sluger tocifrede procenter af den globale elproduktion, er det altså ret stor en deal.

Men her er fangsten (der er altid en fangst, ikke?).

Traditionelle superledere er utroligt forkælede divaer. De virker kun ved temperaturer, der er koldere end det meste af Antarktis — tænk minus 200 grader celsius eller deromkring. At holde dem så kolde kræver industrielle kølesystemer, der bruger en masse energi og koster en formue. Ikke ligefrem praktisk til din iPhone, vel?

Og hvis det ikke var irriterende nok i forvejen, så reagerer de også voldsomt på magnetfelter. Hvilket er upraktisk, fordi magneter findes stort set alle steder i den teknologi, vi bruger.

Så forskere har brugt år på at lede efter materialer, der ikke har brug for så ekstrem kulde, eller som kan håndtere magnetfelter bedre. Den forskning er stadig i gang, men fremskridtene er langsomme.

Det twist, ingen forventede

Nu bliver det interessant. Et team på Chalmers Universitetet i Sverige sagde i bund og grund: "Hvad nu hvis vi stopper med at ændre superlederen og i stedet ændrer det, den står på?"

Jeg ved, jeg ved — det lyder næsten for simpelt. Men hør nu her.

Forskerne arbejdede med såkaldte cuprat-superledere. De er allerede overachieverne i superleder-verdenen, fordi de virker ved en smule mindre absurd kolde temperaturer end andre materialer. Men de er stædige. Når man først har lavet dem, er deres kemiske struktur stort set låst fast.

Det, teamet gjorde i stedet, var at fokusere på underlaget — fundamentet under det superledende lag. De ændrede den overflade på nanoskala og skabte små forhøjninger og dale (vi taler milliontedele af en millimeter her).

Hvorfor det faktisk virker

Her er det smarte: de mikroskopiske træk ændrer det elektroniske miljø lige ved grænsefladen mellem underlaget og superlederen. Det er som om, underlaget hvisker instruktioner til atomerne i superlederen og fortæller dem, hvordan de skal arrangere sig.

Resultatet? Elektronerne i det superledende lag begyndte at opføre sig anderledes — de tog en "foretrukken retning", der gjorde hele systemet mere stabilt og modstandsdygtigt.

"Vi kunne se, hvordan elektronernes egenskaber begyndte at få en foretrukken retning i dette grænsefladeområde og opføre sig på en måde, der stabiliserede og styrkede den superledende tilstand," forklarede professor Floriana Lombardi, forskningslederen.

Og vigtigst af alt: den modificerede superleder bevarede sine magiske egenskaber, selv da den blev udsat for stærke magnetfelter — noget der normalt dræber superledningsevnen i de fleste materialer.

Hvorfor det her betyder mere, end det måske ser ud til

Her er min vurdering: dette er ikke bare en smart lab-trick. Det repræsenterer en helt anden måde at tænke på problemet.

I årevis var antagelsen, at hvis du ville have bedre superledere, skulle du finde bedre materialer eller kemisk manipulere eksisterende. Begge tilgange er dyre, tidskrævende og ender ofte i blindgyder.

Men den her underlags-bearbejdnings-tilgang? Den åbner op for et nyt designprincip. I stedet for at lede efter enhjørningematerialer kunne ingeniører måske tage eksisterende superledere og give dem et performance-boost alene ved at justere overfladen, de vokser på.

Det er kæmpe stort for anvendelser som kvantecomputing, avanceret medicinsk billeddiagnostik og ja — eventuelt også for at gøre vores elektronik langt mere energieffektiv.

Vejen frem

Vi kommer ikke til at se superledende smartphones næste år. De involverede temperaturer er stadig meget kolde, og der er en masse ingeniørarbejde foran os.

Men denne forskning giver forskere et nyt værktøj i værktøjskassen. Det tyder på, at den bedste løsning nogle gange ikke er at kæmpe imod et materials natur, men i stedet arbejde med dets omgivelser.

Jeg holder øje med den her. Nogle gange kommer de største gennembrud fra at spørge: "Hvad hvis vi stopper med at gå til dette på den måde, alle andre har gjort?"

Nogle gange er den smartesteste move blot at ændre fundamentet.

Kilde: ScienceDaily