Onderzoekers van de Universiteit van Houston hebben een nieuwe methode gerapporteerd voor het induceren van supergeleiding in niet-supergeleidende materialen. demonstreren van een concept dat decennia geleden is voorgesteld maar nooit is bewezen.

De techniek kan ook worden gebruikt om de efficiëntie van bekende supergeleidende materialen te verhogen, het suggereren van een nieuwe manier om de commerciële levensvatbaarheid van supergeleiders te bevorderen, zei Paul CW Chu, hoofdwetenschapper bij het Texas Center for Superconductivity aan de UH (TcSUH) en corresponderende auteur van een paper waarin het werk wordt beschreven, gepubliceerd op 31 oktober in de Proceedings van de National Academy of Sciences .

"Supergeleiding wordt in veel dingen gebruikt, waarvan MRI (magnetic resonance imaging) misschien wel de bekendste is, " zei Chu, de fysicus die de TLL Temple Chair of Science bekleedt aan de UH. Maar de technologie die in de zorg wordt gebruikt, nutsvoorzieningen en andere velden blijft duur, gedeeltelijk omdat het dure koeling vereist, die een beperkte wijdverbreide acceptatie heeft, hij zei.

Het onderzoek, demonstreren van een nieuwe methode om te profiteren van geassembleerde interfaces om supergeleiding te induceren in de niet-supergeleidende verbinding calcium-ijzerarsenide, biedt een nieuwe benadering voor het vinden van supergeleiders die bij hogere temperaturen werken.

Supergeleidende materialen geleiden elektrische stroom zonder weerstand, terwijl traditionele transmissiematerialen maar liefst 10 procent energie verliezen tussen de opwekkingsbron en de eindgebruiker. Dat betekent dat supergeleiders nutsbedrijven in staat kunnen stellen meer elektriciteit te leveren zonder de hoeveelheid brandstof die wordt gebruikt om elektriciteit op te wekken te vergroten.

"Een manier die al lang is voorgesteld om verbeterde Tcs (kritische temperatuur, of de temperatuur waarbij een materiaal supergeleidend wordt) is om te profiteren van kunstmatig of natuurlijk geassembleerde interfaces, " schreven de onderzoekers. "Het huidige werk toont duidelijk aan dat hoge Tc-supergeleiding in de bekende niet-supergeleidende verbinding CaFe2As2 (calciumijzerarsenide) kan worden geïnduceerd door stapeling van antiferromagnetische / metalen lagen en biedt het meest directe bewijs tot nu toe voor de interface -verbeterde Tc in deze verbinding."

Chu's co-auteurs op het papier zijn onder meer hoofdauteur Kui Zhao, recent afgestudeerd aan de UH bij Advanced MicroFabrication Equipment Inc. in Shanghai; Liangzi Deng, Shu-Yuan Huyan en Yu-Yi Xue, beide verbonden aan de UH Department of Physics en TcSUH, en Bing Lv, een materiaalfysicus die onlangs naar de Universiteit van Texas-Dallas verhuisde.

Het concept dat supergeleiding kan worden geïnduceerd of verbeterd op het punt waar twee verschillende materialen samenkomen - de interface - werd voor het eerst voorgesteld in de jaren zeventig, maar was nooit definitief aangetoond. zei Chu. Sommige eerdere experimenten die verbeterde supergeleidende kritische temperatuur lieten zien, konden andere effecten als gevolg van stress of chemische doping niet uitsluiten, die verificatie verhinderde, hij zei.

Om het concept te valideren, onderzoekers die onder omgevingsdruk werkten, stelden de ongedoteerde calcium-ijzerarsenideverbinding bloot aan hitte - 350 graden Celsius, beschouwd als relatief lage temperatuur voor deze procedure - in een proces dat bekend staat als gloeien. De verbinding vormde twee verschillende fasen, waarbij de ene fase in toenemende mate werd omgezet in de andere, hoe langer het monster werd uitgegloeid. Chu zei dat geen van de twee fasen supergeleidend was, maar onderzoekers konden supergeleiding detecteren op het moment dat de twee fasen naast elkaar bestaan.

Hoewel de supergeleidende kritische temperatuur van het monster dat door het proces werd geproduceerd nog steeds relatief laag was, Chu zei dat de methode die wordt gebruikt om het concept te bewijzen een nieuwe richting biedt in de zoektocht naar efficiëntere, goedkopere supergeleidende materialen.