Forskarna utvecklade en teori som beskriver hur växelverkan mellan elektroner och vibrationer inom ett kristallgitter ger upphov till supraledning. Teorin förutspådde korrekt att vissa föreningar gjorda av arsenik och väte skulle vara supraledare vid temperaturer så höga som -23 grader Celsius, vilket är mycket högre än den kritiska temperaturen för de flesta konventionella supraledare.
Denna nya förståelse för högtemperatursupraledning kan en dag leda till utvecklingen av nya material som kan bära elektricitet utan motstånd, vilket revolutionerar hur vi driver våra hem och företag.
Supraledning är ett materials förmåga att leda elektricitet utan motstånd. Detta innebär att en ström av elektricitet kan strömma genom en supraledare utan någon förlust av energi. Supraledare används i en mängd olika tillämpningar, inklusive MRI-maskiner, partikelacceleratorer och höghastighetståg.
Konventionella supraledare kan endast supraledning vid mycket låga temperaturer, nära absolut noll. Detta gör dem opraktiska för de flesta verkliga tillämpningar. På 1980-talet upptäckte forskare en ny klass av material som kallas högtemperatursupraledare som kan supraledande vid temperaturer så höga som -196 grader Celsius. Dessa material har potential att revolutionera många tekniker, men deras utveckling har hämmats av en bristande förståelse för vad som gör dem supraledande.
Den nya teorin som utvecklats av teamet av forskare ger en enhetlig förklaring till supraledning vid hög temperatur. Teorin visar att supraledning uppstår från interaktioner mellan elektroner och vibrationer inom en kristalls gitter. Dessa interaktioner ger upphov till ett slags "superfluid" tillstånd där elektronerna strömmar genom gittret utan motstånd.
Den nya teorin är ett stort genombrott i förståelsen av högtemperatursupraledning. Det ger ett sätt att förutsäga vilka material som kommer att vara supraledare och hur man designar material med ännu högre kritiska temperaturer. Detta kan leda till utvecklingen av nya supraledande material som skulle kunna användas i ett brett spektrum av tillämpningar.
Några möjliga tillämpningar av högtemperatursupraledare inkluderar:
* Strömöverföring: Supraledare kan användas för att överföra elektricitet över långa avstånd med minimal energiförlust. Detta skulle göra det möjligt för oss att bygga effektivare elnät och minska vårt beroende av fossila bränslen.
* Magnetisk levitation: Supraledare kan användas för att sväva tåg ovanför spåren, minska friktionen och tillåta tåg att färdas med mycket högre hastigheter.
* Magnetisk resonanstomografi (MRT): Supraledare används för att skapa de kraftfulla magnetfält som används i MRI-maskiner. Detta skulle kunna göra det möjligt för oss att bygga mer kraftfulla och känsligare MRI-maskiner.
Den nya teorin är ett stort steg mot utvecklingen av dessa och andra applikationer för högtemperatursupraledare. Det är ett bevis på kraften i vetenskaplig forskning och har potential att förändra hur vi lever våra liv.
