Nye spor i mysteriet om superledning

Japanske og kinesiske forskere har opdaget en ny familie af højtemperatur-superledere. Grundmaterialet er en forbindelse af jern og arsen.

Forskningsområdet er fortsat omgærdet af mystik og spekulationer trods intens forskning i de seneste 22 år, siden opdagelsen af de første højtemperatursuperledere, kobberoxiderne, som gav Nobelprisen til Alex Müller og Georg Bednorz.

Siden da har alle højtemperatursuperledere været varianter af kobberoxider, og den fysiske mekanisme, som får elektroner til at slutte sig sammen to og to i superledende Cooper-par, er langt fra forstået.

I lavtemperatursuperlederne, som alle er metaller, skyldes det vibrationer i gitterstrukturen, men om det samme gælder for højtemperatursuperledere, er stadig ikke bevist.

Nobelpristageren Philip Anderson, som er tilknyttet Princeton-universitetet i New Jersey, siger til tidsskriftet Science, at han håber, den nye superleder virker på en anden måde end dem, man kender nu.

»Gud ved, hvor det ender, hvis det virkelig er en ny mekanisme,« siger han.

Den nye familie af superledere blev først rapporteret 23. februar i år, da japaneren Hideo Hosono fra Tokyo University offentliggjorde i Journal of the American Chemical Society, at "lanthanum oxygen fluorine iron arsenide" bliver superledende ved 26 Kelvin.

Derpå gik det slag i slag. Den 25. marts var det kineseren X. H. Chen, som rapporterede, at ved at udskifte lanthanum med samarium kom overgangstemperaturen op på 43 Kelvin.

Kun tre dage efter var det igen en kineser, Zhong-Xian Zhao, som havde fået temperaturen op på 52 Kelvin. Og det var ham igen, som 13. april satte materialet under tryk og kom op på 55 Kelvin.

Mindst fire forskergrupper i Kina har nu gentaget forsøgene og beskrevet dem i artikler på arXiv.org.

Det spændende spørgsmål er, om de virker på samme måde som kobberoxiderne, som har en lagdelt atomstruktur, hvor enkeltelektroner fra kobberioner danner par.

Men i det nye materiale kommer der to elektroner fra hver jern-ion, og det tyder måske på en ny mekanisme.

Væk med "limen"

Næsten samtidig med det nye fund har et forskerhold fra Princeton opdaget et hidtil ukendt fænomen ved de superledende kobberoxider.

Fænomenet gør dem angiveligt i stand til at forkaste teorien om, at der skulle være en slags "lim", der binder Cooper-par sammen, når superlederen passerer overgangstemperaturen på vej nedad, skriver de i en pressemeddelelse på universitetets hjemmeside.

De har nemlig opdaget, at kobberoxider med elektroner, som er særligt villige til at danne Cooper-par, samtidig bliver særligt frastødende, når materialet kommer over overgangstemperaturen.

Det kunne de se, fordi de med et nyt og forbedret scanning tunneling mikroskop var i stand til at betragte et enkelt atom i selve overgangsfasen.

»Det trodser al fornemmelse af, hvordan det bør være, men sådan er det altså,« siger professor Ali Yazdani.

Afkøles med flydende kvælstof

Det allerførste eksempel på superledning blev fundet i kviksølv af hollænderen Heike Kamerlingh Onnes i 1911.

Men det var først, da danskeren Klaus Bechgaard fra Københavns Universitet med hjælp fra tre franskmænd skabte den første designer-superleder i 1980, at interessen blev skærpet.

Seks år efter kom de keramiske kobberoxider, som er praktisk brugbare, fordi de kan bringes ned under overgangstemperaturen ved afkøling med flydende kvælstof.

Dokumentation

Den japansk/kinesiske superleder
Fænomenet på Princeton
Superledernes historie

Emner : Fysik
sortSortér kommentarer
  • Ældste først
  • Nyeste først
  • Bedste først

Et par sproglige rettelser: 1) Grundmaterialet er ikke "en forbindelse af jern og arsenik" men "en forbindelse af jern og arsen". Arsen er grundstoffet, mens arsenik er en kemiske forbindelse med arsen (As2O3). Forvirringen skyldes nok, at arsen på engelsk hedder 'arsenic'. 2) Det hedder ikke "oxyder" men "oxider".

  • 0
  • 0

De har nemlig opdaget, at kobberoxyder med elektroner, som er særligt villige til at danne Cooper-par, samtidig bliver særligt frastødende, når materialet kommer over overgangstemperaturen.

Det kunne de se, fordi de med et nyt og forbedret scanning tunneling mikroskop var i stand til at betragte et enkelt atom i selve overgangsfasen.

»Det trodser al fornemmelse af, hvordan det bør være, men sådan er det altså,« siger professor Ali Yazdani.

Det her er altså ikke særligt klart. Hvordan skulle man kunne se at kobberoxider er "særligt frastødende" på den måde? - Var de mon ulækre at se på?

  • Søren
  • 0
  • 0

Et par sproglige rettelser: 1) Grundmaterialet er ikke "en forbindelse af jern og arsenik" men "en forbindelse af jern og arsen". Arsen er grundstoffet, mens arsenik er en kemiske forbindelse med arsen (As2O3). Forvirringen skyldes nok, at arsen på engelsk hedder 'arsenic'. 2) Det hedder ikke "oxyder" men "oxider".

Oxid er det eneste, man bruger på engelsk. Men på dansk er både oxyd og oxid korrekt. Tjek selv på Retskrivningsordbogen Online http://www.dsn.dk/?/cgi-bin/ordbog/ronet

mvh. Kent Krøyer, journalist

  • 0
  • 0

Det er rigtigt at Retskrivningsordbogen opgiver både "oxid" og "oxyd". Men det betyder ikke at både "oxid" og "oxyd" er anbefalet kemisk nomenklatur. Det betyder først og fremmest at Dansk Sprognævn har registreret, at de to ord har været i brug!

Jeg er derfor ret sikker på at "oxid" er gængs kemisk nomenklatur, mens "oxyd" er en ældre staveform. Måske mere kemisk kyndige læsere kan udrede etymologien.

  • 0
  • 0
Bidrag med din viden – log ind og deltag i debatten