Forskare vid bland andra Lunds universitet har studerat en mångfacetterad supraledare som uppvisar ett så kallat virvelgitter när den utsätts för ett magnetfält. Upptäckten kan komma att påverka hur vi konstruerar allt ifrån energisnåla minidatorer till medicinsk spetsteknik.
Smarta supraledare spås kunna förändra vår vardag i grunden. Men för att kunna utnyttja materialen till fullo gäller det att bättre förstå supraledarnas underliggande mekanismer.
I en ny studie har ett forskarlag undersökt supraledaren NbSe₂ (Niobiumdiselenid). Med hjälp av så kallad småvinkelspridning av neutroner kan forskarna slå fast att materialet besitter egenskaper som tidigare varit okända. Det visade sig bland annat att NbSe₂ innehåller två av varandra oberoende supraledande band som båda kan leda elektricitet utan motstånd, något som tidigare varit omtvistat. Det gör materialet till en mer effektiv supraledare med bredare användningsområde.
– Studien hjälper till att förfina teoretiska modeller för supraledning men den ger också helt nya insikter i hur kopplingen mellan de oberoende banden påverkar supraledande egenskaper, säger Ahmed Alshemi, fysikforskare vid Lunds universitet.
I studien kunde forskarna visa hur det går till när materialet NbSe₂ blir supraledande vid mycket låga temperaturer. De kunde för första gången även visa hur olika delar av elektronstrukturen samverkar – och hur det påverkar materialets egenskaper.
– Våra resultat ger ett djupare perspektiv på hur olika elektronband samverkar och påverkar supraledning i komplexa material, säger Ahmed Alshemi.
Det har länge pågått en debatt bland fysiker om hur flera elektronband påverkar en supraledares egenskaper. Särskilt har man diskuterat hur dessa band påverkar materialets förmåga att återhämta sig efter defekter. Forskargruppen kan nu slå fast att denna ”reparerande” egenskap har sin grund i en specifik funktion i elektronbandet.
– Studier och analyser av den här typen av supraledare kan bana väg för nya material. Dessa kan ha skräddarsydda egenskaper som i framtiden kommer att användas i allt ifrån energisnåla minidatorer till medicinsk spetsteknik, säger Ahmed Alshemi.
Förutom Lunds universitet har följande lärosäten deltagit i arbetet: University of Birmingham, Institut Laue Langevin, European Spallation Source, PSI Center for Neutron and Muon Sciences, Forschungszentrum Jülich.
Studien publiceras i den vetenskapliga tidskriften Physical Review Letters: ”Two Characteristic Contributions to the Superconducting State of 2H-NbS₂”
