Ny metod spränger supraledares strömgräns

Supraledare är material som vid mycket låga temperaturer kan leda elektrisk ström helt utan elektriskt motstånd och därmed utan energiförluster. Tekniken används i dag bland annat i sjukhusens magnetkameror och i partikelacceleratorer, men i praktiken har mängden ström som kan passera begränsats kraftigt. I en studie publicerad i tidskriften Nature Physics visar ett forskarlag vid bland annat Max Planck-institutet för materiens struktur och dynamik att denna barriär kan kringgås med rätt teknik.

Men hur fungerar det egentligen, och varför har materialen gett upp i förtid? I en supraledare binds elektroner samman i så kallade Cooper-par som rör sig obehindrat genom atomgittret. När stark likström leds genom typ II-supraledare tränger magnetiska fält in och bildar små magnetiska virvlar. Vid vanliga mätningar börjar dessa virvlar röra sig, vilket skapar lokal värmeutveckling som slår ut supraledningen långt innan materialets teoretiska maxgräns har nåtts. Forskarna löste problemet genom att skicka strömmen i pulser som bara varade i några pikosekunder – biljondelar av en sekund. På denna extremt korta tid hinner virvlarna inte flytta på sig och ingen värme hinner byggas upp.

Tack vare metoden kunde forskarna pressa strömtätheten i materialet niobiumnitrid ända till den fundamentala fysikaliska gräns där elektronparen till slut slits isär, vilket inträffade vid ungefär 2,2 gånger den tidigare experimentella maxgränsen. Upptäckten ger fysiker ett nytt verktyg för att förstå kvantegenskaper och bedöms på sikt kunna bidra till betydligt starkare magneter för framtida fusionsreaktorer samt komponenter för ultrasnabb elektronik.