Uutta puhtia rautapohjaisiin suprajohteisiin

Yhdysvaltain energiaministeriön Brookhaven National Laboratoryn tutkijat ovat kehittäneet suorituskyvyistä rautapohjaista ​​suprajohtavaa lankaa.

Tutkimukset tuottivat kerroksellisen rakenteen, joka päihittää kilpailevat matalan lämpötilan suprajohtimet samalla kun välttää korkean lämpötilan suprajohteisiin (HTS) liittyvät korkeat valmistuskustannukset ja materiaalin haurauden.

Rautapohjaiset ​​suprajohteet ovat mekaanisesti puolimetallisia eli vähemmän hauraita. Ne voidaan muotoilla helpommin ​​pitkiksi johtimiksi. Lisäksi niillä on lähes isotrooppinen käyttäytyminen magneettikenttien suhteen, mikä mahdollistaa helpomman teknisen integroinnin.

Tutkijat syntetisoivat uuden yhdisteen raudasta, seleenistä ja telluurista. Sen lisäksi, että raaka-aineet ovat suhteellisen edullisia, synteesiprosessi voidaan tehdä puolta alemmassa lämpötilassa kuin kupraateilla.

Ryhmän käyttämää valmistustekniikkaa kutsutaan pulssi-laser saostukseksi. Siinä käytetään suuritehoista laseria höyrystämään materiaaleja, jotka sitten kerätään kerroksittain alustalle.

- Avain läpimurtoon oli havainto, että kerroksien lisääminen cerium-oksidikalvojen ja substraattien väliin kasvattaa dramaattisesti suprajohteen kriittistä virrantiheyttä samoin kuin kriittistä lämpötilaa, jossa materiaali tulee suprajohtavaksi, toteaa tutkimuksen vetäjä fyysikko Qiang Li laboratorionsa tiedotteessa.

Kriittisen lämpötilan kynnys nousi 30 prosenttia eli 4,2 Kelviniin viime vuonna tehdystä, ilman kerrostamisprosessia tehdystä yhdisteestä. Kriittinen virrantiheys on yli miljoona ampeeria neliösenttimetriä kohti. Alle 30 teslan magneettikentässä se kuljettaa vielä ennätykselliset 200 000 ampeeria neliösenttimetriä kohden.

Uusi valmistusmenetelmä voisi olla omiaan lääketieteellisen kuvantamiseen mutta myös jakeluverkkojen energian varastointiin sovelluksiin.

Esimerkiksi MRI-laitteissa käytetään voimakkaita magneettikenttiä, joita suprajohtimien on siedettävä. Uudet johteet toimivat vielä 30 Teslan magneettikentässä, kun useimmat nykyiset MRI-laitteet käyttävät vain 1-3 Teslaa.

Tutkijat uskovat, että kriittistä virrantiheyttä ja transitiolämpötilaa voidaan edelleen parantaa hienosäätämällä rakennetta ja kemiallista koostumusta

Aiheesta aiemmin:

Uutta tietoa rautapohjaisista suprajohteista