Epätavallista suprajohdetta

Rautapohjaiset ​​suprajohteet, jotka havaittiin vain noin neljän vuotta sitten, ovat kuuma tutkimusaihe, osittain siksi, että ne ovat kätevämpiä kaupallisissa sovelluksissa kuin kupariin perustuva suprajohteet, jotka ovat vaikeita valmistaa ja usein hauraita.

Joukko National Institute of Standards and Technologyn (NIST) ja University of Marylandin tutkijoita ovat löytäneet rautapohjaisia ​​suprajohteen, joka toimii luokassaan ennätysmäisessä 47 Kelvin-asteen lämpötilassa.

Yksi neljästä laajemmasta rautapohjaisien ​​suprajohteiden luokista on nimetty 1:2:2:ksi, koska niiden kiderakenteessa on yhden kalsiumatomin ympärillä kaksi rautaa ja kaksi arseenia. Tämä luokka on erityisen lupaava, koska niiden suprajohteisia ominaisuuksia voidaan räätälöidä korvaamalla peruselementin atomeja muilla atomeilla.

Tällä kertaa tutkijaryhmä löysi 1:2:2 suprajohteesta yllättäviä ominaisuuksia. Se voi suprajohtaa kyseisessä ennätyslämpötilassa, kun jokin sen napojen kalsium korvataan toisella atomilla mutta samalla kide kutistuu noin 10 prosenttia.

Näin suuri kiderakenteen muutos olisi normaalisti katastrofaalista teknisille sovelluksille mutta tutkijat ovat onnistuneet tekemään korvauksen niin, että samalla vältetään romahdus. Toisaalta ominaisuus voi olla hyödyllinen sovelluksissa joissa hyödynnetään sekä surpajohtavuutta että termistä laajenemista samaan aikaan.

Kun kuvan rautapohjaisen kiteen kalsiumatomit (keltainen) korvataan tietyissä pisteissä praseodymyymilla (sininen), se voi suprajohtaa jopa 47 Kelvinissä mutta kiteen koko voi myös kutistua noin 10 prosenttia. Kutistumisen voi välttää lisäämällä riittävästi praseodyymiä. Credit: NIST