forskere har skabt et mysteriummateriale, der ser ud til at lede elektricitet uden nogen modstand ved temperaturer på op til omkring 15 kg C. Det er en ny rekord for superledningsevne, et fænomen, der normalt er forbundet med meget kolde temperaturer. Selve materialet er dårligt forstået, men det viser potentialet i en klasse af superledere opdaget i 2015.

superlederen har dog en alvorlig begrænsning: den overlever kun under ekstremt højt tryk og nærmer sig dem i midten af jorden, hvilket betyder, at den ikke vil have nogen øjeblikkelig praktisk anvendelse. Alligevel håber fysikere, at det kunne bane vejen for udviklingen af nulresistente materialer, der kan fungere ved lavere tryk.

superledere har en række teknologiske anvendelser, fra magnetiske resonansbilleddannelsesmaskiner til mobiltelefontårne, og forskere begynder at eksperimentere med dem i højtydende generatorer til vindmøller. Men deres anvendelighed er stadig begrænset af behovet for omfangsrige kryogenik. Almindelige superledere arbejder ved atmosfærisk tryk, men kun hvis de holdes meget kolde. Selv de mest sofistikerede — kobberfarvede keramiske materialer-arbejder kun under 133 kelvin (-140 liter C). Superledere, der arbejder ved stuetemperatur, kan have en stor teknologisk indvirkning, for eksempel inden for elektronik, der kører hurtigere uden overophedning.

den seneste undersøgelse, offentliggjort1 i Nature den 14.oktober, ser ud til at give overbevisende bevis for ledningsevne ved høj temperatur, siger fysiker Mikhail Eremets ved det maksimale Planck Institut for kemi i Tyskland-selvom han tilføjer, at han gerne vil se flere “rådata” fra eksperimentet. Han tilføjer, at det retfærdiggør en arbejdslinje, som han startede i 2015, da hans gruppe rapporterede2 den første højtryks -, højtemperatur-superleder — en forbindelse af brint og svovl, der havde nul modstand op til -70 liter C.

i 2018 viste en højtryksforbindelse af brint og lanthan3 at være superledende ved -13 liter C. Men det seneste resultat markerer første gang denne form for superledningsevne er set i en forbindelse med tre grundstoffer snarere end to-materialet er lavet af kulstof, svovl og brint. Tilføjelse af et tredje element udvider i høj grad de kombinationer, der kan indgå i fremtidige eksperimenter, der søger efter nye superledere, siger studieforfatter Ashkan Salamat, en fysiker ved University of Nevada, Las Vegas. “Vi har åbnet en helt ny region” af udforskning, siger han.materialer, der superkondukterer ved høje, men ikke ekstreme tryk, kunne allerede bruges, siger Maddury somayasulu, en højtryksmaterialeforsker ved Argonne National Laboratory i Lemont, Illinois. Undersøgelsen viser, at ved at “klogt vælge det tredje og fjerde element” i en superleder, siger han, kunne du i princippet nedbringe dets operationelle pres.arbejdet validerer også årtier gamle forudsigelser af teoretisk fysiker Neil Ashcroft ved Cornell University i Ithaca, at brintrige materialer kan superkonducere ved temperaturer meget højere end man troede muligt. “Jeg tror, at der var meget få mennesker uden for højtrykssamfundet, der tog ham alvorligt,” siger Somayasulu.

Mystery material

fysiker Ranga Dias ved University of Rochester placerede sammen med Salamat og andre samarbejdspartnere en blanding af kulstof, brint og svovl i en mikroskopisk niche, de havde skåret mellem spidserne af to diamanter. De udløste derefter kemiske reaktioner i prøven med laserlys og så på, hvordan en krystal blev dannet. Da de sænkede den eksperimentelle temperatur, faldt modstanden mod en strøm, der blev passeret gennem materialet, til nul, hvilket indikerer, at prøven var blevet superledende. Derefter øgede de trykket og fandt ud af, at denne overgang fandt sted ved højere og højere temperaturer. Deres bedste resultat var en overgangstemperatur på 287,7 kelvin ved 267 gigapascals — 2,6 millioner gange atmosfærisk tryk ved havets overflade.

forskerne fandt også nogle beviser for, at krystallen udviste sit magnetfelt ved overgangstemperaturen, en afgørende test af superledningsevne. Men meget om materialet forbliver ukendt, advarer forskere. “Der er mange ting at gøre,” siger Eremets. Selv krystalets nøjagtige struktur og kemiske formel er endnu ikke forstået. “Når du går til højere tryk, bliver prøvestørrelsen mindre,” siger Salamat. “Det er det, der gør disse typer målinger virkelig udfordrende.”

højtryks superledere lavet af hydrogen og et andet element er godt forstået. Og forskere har lavet computersimuleringer af højtryksblandinger af kulstof, brint og svovl, siger Eva Surek, en beregningskemiker ved Statens Universitet i Buffalo. Men hun siger, at disse undersøgelser ikke kan forklare de usædvanligt høje superledende temperaturer set af Dias ‘ gruppe. “Jeg er sikker på, at efter at dette manuskript er offentliggjort, vil mange teoretiske og eksperimentelle grupper hoppe på dette problem,” siger hun.