Varje standardkabel, varje tråd, varje elektronisk enhet har viss elektrisk resistans. Det finns, dock, supraledande material med förmåga att leda elektrisk ström med ett motstånd på exakt noll - åtminstone vid mycket låga temperaturer. Att hitta ett material som fungerar som en superledare vid rumstemperatur skulle vara ett vetenskapligt genombrott av otrolig begreppsmässig och teknisk betydelse. Det kan leda till ett brett utbud av nya applikationer, från svävande tåg till ny bildteknik för medicin.

Sökandet efter högtemperatur superledare är extremt svårt, eftersom många av kvanteffekterna relaterade till supraledning ännu inte är väl förstådda. Professor Neven Barišic, professor i fasta tillståndets fysik vid TU Wien (Wien) utför experiment med kuprater, en klass av material som beter sig som en supraledare vid rekordtemperaturer så höga som 140K vid omgivande tryck. Barišic och hans kollegor har nu kommit med en anmärkningsvärd uppsättning resultat och nya insikter som kan förändra vårt sätt att tänka om dessa komplexa material och högtemperatur supraledning i allmänhet.

"Fenomenet högtemperatur supraledning har undersökts grundligt i årtionden, men ingen har löst problemet ännu, " säger Neven Barišic. "Ganska många material visar supraledande beteende vid temperaturer nära absolut noll, och vi förstår varför detta händer i vissa av dem. Men den verkliga utmaningen är att förstå supraledning i kuprater, där dessa stater kvarstår vid mycket högre temperaturer. Ett material som beter sig som en superledare vid rumstemperatur skulle vara den heliga graalen i fysik i fast tillstånd - och vi kommer allt närmare. "

Barišic och hans kollegor har visat att det finns två fundamentalt olika typer av laddningsbärare i kuprater, och föreslog att supraledning avgörande avgörs av det subtila samspelet mellan dem.

En del av den elektriska laddningen är lokaliserad - var och en av dessa laddningsbärare sitter vid en viss uppsättning atomer och kan bara röra sig bort om materialet är uppvärmt. Andra laddningsbärare kan flytta, hoppa från en atom till en annan. Det är mobilladdningen som i slutändan blir supraledande, men supraledning kan bara förklaras genom att ta hänsyn till de orörliga laddningsbärarna också.

"Det finns interaktion mellan mobilen och de immobila laddningsbärarna, som styr systemets egenskaper, "säger Barišic." Tydligen, de orörliga laddningarna fungerar som limet, binda par mobila laddningsbärare tillsammans, skapa så kallade Cooper-par, som är grundtanken bakom klassiska supraledare. När de har kopplats ihop kan laddningsbärarna bli superledande och materialet kan transportera strömmen med noll motstånd. "

Detta innebär att för att erhålla supraledning, det måste finnas en subtil balans mellan mobila och orörliga laddningsbärare. Om det finns för få lokaliserade laddningsbärare, då finns det inte tillräckligt med "lim" för att para ihop de mobila laddningsbärarna. Om, å andra sidan, det finns för få mobila laddningsbärare, då finns det inget för "limet" att para ihop. I vilket fall, supraledning försvagas eller stannar helt. Vid optimal mellanväg kvarstår supraledning vid anmärkningsvärt höga temperaturer. Det var utmanande att förstå att balansen mellan mobila och orörliga avgifter ändras, som en funktion av temperatur eller dopning, på ett gradvis sätt.

"Vi har utfört många olika experiment med kuprater, samla in stora mängder data. Och slutligen, vi kan nu föreslå en omfattande fenomenologisk bild för supraledning i kuprater, "säger Neven Barisic. Han har nyligen publicerat sina fynd i flera tidskrifter - senast i Vetenskapliga framsteg —som visar att supraledning också uppträder gradvis. Detta är ett viktigt steg mot målet att förstå cuprates och ge ett sätt att söka efter nya, ännu bättre supraledare.

Om det blev möjligt att skapa material som förblir superledare även vid rumstemperatur, detta skulle få långtgående konsekvenser för tekniken. Elektroniska enheter kan byggas som knappast använder någon energi alls. Leviterande tåg kan byggas, med extremt starka superledande magneter, så billigt, ultrasnabb transport skulle bli möjlig. "Vi är ännu inte nära detta mål, "säger Neven Barisic." Men djup förståelse för högtemperatur supraledning skulle bana väg för att komma dit. Och, Jag tror, att vi nu har tagit flera viktiga steg i denna riktning. "