Suprajohteiden monet muodot

Suprajohtavuus on osin jo käytännön tekniikkaa mutta tiedemiehille on luonnollisesti haaste selvittää miten monet sen erikoisista ilmiöistä perimmiltään syntyvät.

Korkean lämpötilan suprajohteisia ilmiöitä on löydetty mitä erilaisimmista materiaaliyhdisteistä mutta asian yhteistä selittäjää ei vain tunnu löytyvän. Aiheeseen liittyy monenlaisia ilmiöitä kuten pseudorakoja, antiferromagnetismia, varaustiheysaaltoja sekä kvanttipyörteitä.

Uusin viritys on alumiinin superatomeilla tuotettu suprajohtavuus, joka näyttävät muodostavan Cooperin parin elektronit noin -173 Celsius-asteen (100 K) lämpötiloissa.

Suprailmiöitä voidaan hyödyntää mitä erilaisimmissa sovelluksissa. Juuri äskettäin fyysikot ovat osoittaneet, miten lämpöä voidaan hyödyntää aineen magneettisten ominaisuuksien hallinnassa osoittamalla miten magneettisissa suprajohteissa lämpö muuntuu spin-virraksi.

Läpimurron tehneessä kansainvälisessä tutkimusryhmässä oli Suomesta mukana tutkijoita Jyväskylän yliopistosta ja Aalto-yliopistosta. Havainto auttaa kehittämään tehokkaampia muistipiirejä siten, että sähkövirtaa voitaisiin käyttää myös magneettisen tilan kirjoittamiseen eikä vain lukemiseen.

"Teoriamme perustuu suprajohteille, mutta itse nollavastus ei ole sen kannalta tärkeä. Sen vuoksi ilmiö voidaan yleistää myös muunkaltaisille materiaaleille, ja mahdollisesti siten, että se toimisi myös huoneenlämpötilassa", toteaa professori Tero Heikkilä Jyväskylän yliopistosta.

Nykyisillä tutkimuslaitteilla voidaan tarkastella atomien ja niiden osien vuorovaikutusilmiöitä miltei yksittäisien osien tasolla. Ja jotain on jo löytynytkin. Esimerkiksi Linac Coherent Light Source (LCLS) -laitteiston röntgenlasersäteellä näytettä tökittäessä havaittiin siinä merkkejä suprajohtavuudesta muutaman triljoonasosan sekunnin ajan reilusti yli huoneenlämmössä (60 °C)

Alalla on myös yksityisyrittelijäisyyttä. Superconductor.com –sivuston ylläpitäjä Joe Eck esittää löytäneensä huonelämpöisien suprajohteiden ilmiöitä jo vuodesta 2011 lähtien ja uusin saavutus olisi peräti 400 (127 °C) Kelvinin versio. Missään tiedepiireissä Eckin väitöksiä ei ole vahvistettu eikä ehkä muutenkaan noteerattu.

Uusin katsausartikkeli, suprajohteiden mysteerit, kertoo millaisia löytöjä aiheesta on tähän mennessä tehty.