Den smarte trikset som gjør superledere endelig praktisk

La meg fortelle dere om noe som har frustrert forskere i årtier - for nå har de endelig funnet en løsning som er skikkelig genial.

Tenk på den varme laderen til mobilen din. Eller PC-viften som starter når du har for mange faner oppe. Alt det der er energi som går tapt som varme. Ganske trist egentlig - all den strømmen bare... borte... til ingen nytte.

Drømmen om perfekt strøm

Her kommer superledere inn i bildet. Disse materialene kan lede strøm uten noe som helst energitap. Null. Ikke noe bortkastet. I en verden der datasentre tærer på enorme deler av verdens strømforbruk, er det ganske etterspurt.

Men - det er alltid et men.

Vanlige superledere er skikkelig kresne. De krever temperaturer kaldere enn det meste av Antarktis - gjerne minus 200 grader eller enda kaldere. Å holde dem så kalde krever industrielle kjølesystemer som bruker masse strøm og koster skjorta. Ikke akkurat praktisk for mobilen din, altså.

Og som om ikke det var nok: de også reagere merkelig på magnetfelt. Uheldig, siden magneter finnes overalt i teknologien vi bruker.

Forskere har derfor lett i årevis etter materialer som ikke trenger så ekstrem kulde, eller som tåler magnetfelt bedre. Den jakten pågår fortsatt.

Brølet ingen forventet

Men så kom denne forskergruppa ved Chalmers Universitetet i Sverige og tenkte: "Hva om vi slutter å prøve å endre superlederen, og heller endrer underlaget den ligger på?"

Jeg vet, jeg vet - det høres nesten for enkelt ut. Men hør her.

Gruppa jobba med noe som heter cuprat-supervedere. Disse er allerede superleder-verdenens overachievere, fordi de fungerer ved litt mindre absurd kalde temperaturer. Men de er sta. Når de først er laget, er den kjemiske strukturen deres så godt som låst.

Det forskerne gjorde i stedet, var å fokusere på substratet - altså fundamentet under selve superlederen. De modifiserte overflata i nanometer-skala, og skapte små topper og daler (vi snakker milliondeler av en millimeter her).

Hvorfor dette faktisk funker

Her kommer det spennende: disse mikroskopiske strukturene endra det elektroniske miljøet akkurat i grenseflata mellom substratet og superlederen. Det er som om underlaget hvisker instrukser til atomene i superlederen - forteller dem hvordan de skal organisere seg.

Resultatet? Elektronene i superlederen begynte å oppføre seg annerledes - de tok til seg en "foretrukket retning" som gjorde hele greia mer stabil og robust.

"Vi kunne se hvordan elektronenes egenskaper begynte å få en foretrukket retning i dette grenseområdet, og oppførte seg på en måte som stabiliserte og styrka superledertilstanden," forklarte professor Floriana Lombardi, som leda forskningsgruppa.

Og viktigst: denne modifiserte superlederen beholdt sine spesielle egenskaper selv da den blei utsatt for sterke magnetfelt - noe som vanligvis dreper superledning i de fleste materialer.

Hvorfor dette betyr mer enn det kanskje virker

Her er min tanke: dette er ikke bare et kult lab-triks. Dette representerer en helt annen måte å tenke på problemet.

I år har antakelsen vært at hvis du vil ha bedre superledere, må du finne bedre materialer eller kjemisk modifisere eksisterende. Begge deler er dyrt, tidkrevende, og ender ofte i blindspor.

Men denne substrat-skulptur-tilnærmingen? Den åpner for et nytt designprinsipp. Istedenfor å lete etter unicorn-materialer, kan ingeniører kanskje ta eksisterende superledere og gi dem et ytelsesløft bare ved å justere overflata de vokser på.

Det er stort for ting som kvantedatamaskiner, avansert medisinsk bildebehandling - og ja, til og med for å gjøre elektronikk vårt langt mer energieffektiv en dag.

Veien videre

Vi kommer ikke til å se superledende mobiltelefoner neste år. Temperaturna er fortsatt veldig kalde, og det er mye ingeniørarbeid som gjenstår.

Men denne forskninga gir vitenskapsfolk et nytt verktøy i verktøykassa. Den antyder at noen ganger er den beste løsningen ikke å kjempe mot et materialets natur, men heller jobbe med omgivelsene.

Jeg følger med på denne. Noen ganger kommer de største gjennombruddene fra å spørre: "Hva om vi slutter å nærme oss dette på samme måte som alle andre har gjort?"

Noen ganger er det smartest å bare endre fundamentet.

Kilde: ScienceDaily