Forskare från University of Houston har rapporterat ett nytt sätt att höja övergångstemperaturen för supraledande material, öka temperaturen vid vilken superledarna kan arbeta.

Resultaten, rapporteras i Förfaranden från National Academy of Sciences , föreslå en tidigare outforskad väg för att uppnå supraledning vid högre temperatur, vilket erbjuder ett antal potentiella fördelar för energiproducenter och konsumenter.

Elektrisk ström kan röra sig genom supraledande material utan motstånd, medan traditionella transmissionsmaterial förlorar så mycket som 10 procent av energin mellan den genererande källan och slutanvändaren. Att hitta superledare som arbetar vid eller nära rumstemperatur - nuvarande superledare kräver användning av ett kylmedel - kan göra det möjligt för elföretag att tillhandahålla mer el utan att öka mängden bränsle som krävs, minska deras koldioxidavtryck och förbättra tillförlitligheten och effektiviteten hos elnätet.

Övergångstemperaturen ökade exponentiellt för de material som testades med den nya metoden, även om den förblev under rumstemperatur. Men Paul C.W. Chu, chefsvetare vid Texas Center for Superconductivity vid UH (TcSUH) och motsvarande författare för tidningen, sade metoden erbjuder ett helt nytt sätt att närma sig problemet med att hitta superledare som arbetar vid en högre temperatur.

Chu, en fysiker och TLL Temple Chair of Science vid UH, sa det aktuella rekordet för en stabil högtemperatur superledare, satt av hans grupp 1994, är 164 Kelvin, eller cirka -164 Fahrenheit. Den superledaren är kvicksilverbaserad; vismutmaterialen som testats för det nya verket är mindre giftiga, och oväntat nå en övergångstemperatur över 90 Kelvin, eller cirka -297 Fahrenheit, efter att först ha förutspått sjunka till 70 Kelvin.

Arbetet tar sikte på den väletablerade principen att övergångstemperaturen för en superledare kan förutses genom förståelsen av förhållandet mellan den temperaturen och dopningen-en metod för att ändra materialet genom att införa små mängder av ett element som kan ändra dess elektriska egenskaper - eller mellan den temperaturen och det fysiska trycket. Principen säger att övergångstemperaturen ökar upp till en viss punkt och sedan börjar sjunka, även om dopningen eller trycket fortsätter att öka.

Liangzi Deng, en forskare vid TcSUH som arbetar med Chu och första författare på pappret, kom på idén att öka trycket utöver de nivåer som tidigare undersökts för att se om den supraledande övergångstemperaturen skulle öka igen efter att ha sjunkit.

Det fungerade. "Detta visar verkligen ett nytt sätt att höja den supraledande övergångstemperaturen, "sade han. Det högre trycket förändrade Fermi -ytan på de testade föreningarna, och Deng sa att forskarna tror att trycket förändrar materialets elektroniska struktur.

Superledarproven de testade är mindre än en tiondel av en millimeter breda; forskarna sa att det var utmanande att upptäcka den supraledande signalen från ett så litet prov från magnetiseringsmätningar, det mest definitiva testet för supraledning. Under de senaste åren, Deng och hans kollegor i Chus laboratorium utvecklade en ultrakänslig magnetiseringsmätningsteknik som gör att de kan upptäcka en extremt liten magnetisk signal från ett supraledande prov under tryck över 50 gigapascal.

Deng noterade att i dessa tester, forskarna observerade inte en mättnadspunkt - det vill säga övergångstemperaturen fortsätter att stiga när trycket ökar.

De testade olika vismutföreningar som är kända för att ha supraledande egenskaper och fann att den nya metoden väsentligt höjde övergångstemperaturen för varje. Forskarna sa att det inte är klart om tekniken skulle fungera på alla superledare, även om det faktum att det fungerade på tre olika formuleringar erbjuder lovande.

Men att öka supraledningsförmågan genom högt tryck är inte praktiskt för verkliga applikationer. Nästa steg, Chu sa, blir att hitta ett sätt att uppnå samma effekt med kemisk dopning och utan tryck.