Onderzoekers van de Universiteit van Linköping hebben door middel van een aantal theoretische berekeningen aangetoond dat magnesiumdiboride bij een hogere temperatuur supergeleidend wordt als het wordt uitgerekt. De ontdekking is een grote stap in de richting van het vinden van supergeleidende materialen die nuttig zijn in situaties in de echte wereld.

"Magnesiumdiboride of MgB₂ is een interessant materiaal. Het is een hard materiaal dat bijvoorbeeld wordt gebruikt in de vliegtuigbouw en normaal gesproken supergeleidend wordt bij een relatief hoge temperatuur, 39 K of -234 C°", zegt Erik Johansson, die onlangs promoveerde bij de afdeling Theoretical Physics.

Erik Johansson is ook hoofdauteur van een artikel gepubliceerd in het Journal of Applied Physics die brede aandacht hebben getrokken. De resultaten zijn door de redacteur geïdentificeerd als bijzonder belangrijk voor de toekomst.

"Magnesiumboride heeft een ongecompliceerde structuur, wat betekent dat de berekeningen op de supercomputers hier in het National Supercomputer Center in Linköping zich kunnen concentreren op complexe fenomenen zoals supergeleiding", zegt hij.

Toegang tot hernieuwbare energie is fundamenteel voor een duurzame wereld, maar zelfs hernieuwbare energie verdwijnt in de vorm van verliezen tijdens de transmissie in de elektrische netten. Deze verliezen zijn te wijten aan het feit dat zelfs materialen die goede geleiders zijn een bepaalde weerstand hebben, wat resulteert in verliezen in de vorm van warmte. Om deze reden proberen wetenschappers over de hele wereld materialen te vinden die supergeleidend zijn, dat wil zeggen, die elektriciteit geleiden zonder enige verliezen. Dergelijke materialen bestaan, maar supergeleiding ontstaat meestal zeer dicht bij het absolute 0, d.w.z. 0 K of -273,15 °C. Vele jaren van onderzoek hebben geleid tot gecompliceerde nieuwe materialen met een maximale kritische temperatuur van misschien 200 K, oftewel -73 °C. Bij temperaturen onder de kritische temperatuur worden de materialen supergeleidend. Onderzoek heeft ook aangetoond dat supergeleiding kan worden bereikt in bepaalde metalen materialen bij extreem hoge druk.

Als de wetenschappers erin slagen de kritische temperatuur te verhogen, zijn er meer mogelijkheden om het fenomeen supergeleiding in praktische toepassingen te gebruiken.

"Het belangrijkste doel is om een ​​materiaal te vinden dat supergeleidend is bij normale druk en kamertemperatuur. Het mooie van ons onderzoek is dat we een slimme manier presenteren om de kritische temperatuur te verhogen zonder enorm hoge druk te gebruiken, en zonder ingewikkelde structuren of gevoelige materialen. Magnesiumdiboride gedraagt ​​zich tegenovergesteld aan veel andere materialen, waar hoge druk het vermogen tot supergeleiding vergroot. In plaats daarvan kunnen we het materiaal hier met een paar procent uitrekken en een enorme stijging van de kritische temperatuur krijgen ", zegt Erik Johansson .

Op nanoschaal trillen de atomen zelfs in echt harde en vaste materialen. Uit de berekeningen van de wetenschappers van magnesiumdiboride blijkt dat wanneer het materiaal wordt uitgerekt, de atomen van elkaar worden weggetrokken en de frequentie van de trillingen verandert. Dit betekent dat in dit materiaal de kritische temperatuur stijgt, in één geval van 39 K tot 77 K. Als magnesiumdiboride daarentegen aan hoge druk wordt blootgesteld, neemt de supergeleiding ervan af.

De ontdekking van dit fenomeen maakt de weg vrij voor berekeningen en tests van andere vergelijkbare materialen of materiaalcombinaties die de kritische temperatuur verder kunnen verhogen.

"Een mogelijkheid zou kunnen zijn om magnesiumdiboride te mengen met een ander metaaldiboride, waardoor een nanolabyrint van uitgerekte MgB₂ ontstaat. met een hoge supergeleidende temperatuur", zegt Björn Alling, docent en hoofddocent bij de afdeling Theoretical Physics en directeur van het National Supercomputer Centre aan de Universiteit van Linköping. + Ontdek verder

Onderzoekers ontwikkelen een druk-quench-proces om de supergeleiding te verbeteren in de richting van het doel om nul energie te verspillen