Wetenschappers zijn al heel lang geïnteresseerd in supergeleiders - materialen die elektriciteit overbrengen zonder energie te verliezen - vanwege hun potentieel voor het bevorderen van duurzame energieproductie. Echter, grote vooruitgang is beperkt gebleven omdat de meeste materialen die elektriciteit geleiden erg koud moeten zijn, overal van -425 tot -171 graden Fahrenheit, voordat ze supergeleiders worden.

Een nieuwe studie door onderzoekers van de Universiteit van Illinois in Chicago gepubliceerd in het tijdschrift Natuurcommunicatie laat zien dat het mogelijk is om individuele atomen te manipuleren zodat ze gaan werken in een collectief patroon dat het potentieel heeft om supergeleidend te worden bij hogere temperaturen.

"Deze succesvolle proof of concept opent ongekende mogelijkheden om nieuwe slimme materialen te ontwikkelen, en uiteindelijk, een supergeleider bij kamertemperatuur, " zei Dirk Morr, corresponderende auteur en UIC-hoogleraar natuurkunde aan het College of Liberal Arts and Sciences.

Mor en zijn collega's, waaronder Hari Manoharan van Stanford University, gebruikte een techniek die bekend staat als atomaire manipulatie, om enkele kobaltatomen op een metallisch koperoppervlak te plaatsen in een perfect geordend zeshoekig patroon, een Kondo-druppel genoemd.

"We hadden theoretisch voorspeld dat voor bepaalde afstanden tussen de kobaltatomen, dit nanoscopische systeem zou collectief gedrag moeten gaan vertonen, terwijl voor andere afstanden, het zou niet moeten, ' zei Morr.

De voorspellingen werden bevestigd door experimenten die aantoonden dat collectief gedrag voorkomt in Kondo-druppeltjes die maar 37 kobaltatomen bevatten.

"Dit is een belangrijke stap voorwaarts, aangezien het creëren van collectief gedrag de fundamentele bouwsteen is waaruit supergeleiding voortkomt. Het stelt ons in staat om een ​​stap dichter bij de ontwikkeling van de theorie te komen die het proces beschrijft van hoe materialen supergeleidend kunnen worden bij kamertemperatuur, "Zei Morr. "Dit werk is een voorbeeld van buiten de gebaande paden denken en het gebruik van principes uit andere onderzoeksgebieden om innovatie te bevorderen. We hopen dat deze ontdekking zal leiden tot nieuwe supergeleiders en duurzame energiesystemen zal verbeteren."