In een belangrijke doorbraak hebben onderzoekers van het Okinawa Institute of Science and Technology Graduate University (OIST) en de Okayama University een nieuw mechanisme ontdekt dat supergeleiding bij hoge temperaturen in bepaalde materialen onderdrukt. Hun bevindingen, gepubliceerd in het prestigieuze tijdschrift Nature Communications, werpen licht op de ingewikkelde wisselwerking tussen spanning en supergeleiding, en maken de weg vrij voor de verkenning van nieuwe supergeleidende materialen.

Supergeleiding, het vermogen van bepaalde materialen om elektriciteit zonder weerstand te geleiden, is een fascinerend fenomeen dat veelbelovend is voor verschillende toepassingen, waaronder energie-efficiënte krachtoverbrenging en ultrasnel computergebruik. Het bereiken van supergeleiding bij hoge temperaturen, die optreedt bij temperaturen die aanzienlijk hoger zijn dan het absolute nulpunt, is echter een enorme uitdaging gebleven.

In deze studie onderzocht het onderzoeksteam een ​​specifieke klasse materialen, genaamd op ijzer gebaseerde supergeleiders. Deze materialen zijn veelbelovend gebleken voor het bereiken van supergeleiding bij hoge temperaturen, maar hun potentieel is beperkt door een fenomeen dat bekend staat als "door spanning geïnduceerde supergeleidingsonderdrukking".

Door de atomaire structuur van op ijzer gebaseerde supergeleiders nauwgezet te bestuderen met behulp van een combinatie van geavanceerde elektronenmicroscopietechnieken, deden de onderzoekers een opmerkelijke waarneming. Ze ontdekten dat de aanwezigheid van spanning op korrelgrenzen, waar verschillende kristaloriëntaties samenkomen, de delicate elektronische interacties verstoort die nodig zijn voor supergeleiding. Deze verstoring treedt op als gevolg van de vorming van defecten en onvolkomenheden aan de korrelgrenzen, die fungeren als barrières voor de stroom van elektronen.

"Onze bevindingen bieden een fundamenteel inzicht in hoe spanning supergeleiding bij hoge temperaturen in deze materialen kan onderdrukken", legt Dr. Yoshimi Imai, de hoofdauteur van het onderzoek, uit. "Deze kennis is van cruciaal belang voor het ontwerpen en optimaliseren van nieuwe op ijzer gebaseerde supergeleiders die verbeterde supergeleidende eigenschappen vertonen."

Het onderzoeksteam is optimistisch dat hun ontdekking aanleiding zal geven tot verder onderzoek naar de relatie tussen spanning en supergeleiding in andere materiaalsystemen. Door spanning op atomair niveau te manipuleren, kunnen wetenschappers mogelijk nieuwe wegen ontsluiten voor het bereiken van hogere supergeleidende overgangstemperaturen, waardoor de droom van praktische supergeleiding bij hoge temperaturen dichter bij de werkelijkheid komt.