Stinkende superleder slår alle rekorder
Under højt tryk skal svovlbrinte blot nedkøles til minus 70 grader celsius, før det begynder at lede elektrisk strøm helt uden modstand. Det viser et nyt forskningsresultat, som måske kan føre til en ny generation af superledere.

Den mikroskopiske mængder svovlbrinte blev anbragt mellem fire elektroder, så forskerne kunne måle ledningsevnen. Så blev svovlbrinten presses sammen ved hjælp af diamanter. Billedet er taget igennem en af diamanterne - den røde plet på svovlbrinten i midten er fra en laserstråle. (Foto: Nature/Drozdov et al.)

Den mikroskopiske mængder svovlbrinte blev anbragt mellem fire elektroder, så forskerne kunne måle ledningsevnen. Så blev svovlbrinten presses sammen ved hjælp af diamanter. Billedet er taget igennem en af diamanterne - den røde plet på svovlbrinten i midten er fra en laserstråle. (Foto: Nature/Drozdov et al.)

De fleste kender svovlbrinte på lugten. Det stinker nemlig ganske forfærdeligt af rådne æg. En gruppe fysikere og kemikere fra Tyskland er dog ligeglade med stanken, for de er mere interesserede i, hvordan svovlbrinte bliver superledende ved rekordhøje temperaturer.

Eksperimenter foretaget på Max Planck-instituttet for kemi i Tyskland viser, at svovlbrinte kan lede strøm helt uden modstand, blot temperaturen er mindre end 203 grader over det absolutte nulpunkt, svarende til minus 70 grader celsius. Det kræver dog, at trykket samtidig er meget højt, fremgår det af en videnskabelig artikel i tidsskriftet Nature.

Den hidtidige rekord for superledere har lydt på minus 140 grader celsius ved almindeligt tryk og minus 109 grader celsius ved højt tryk. Først under disse temperaturer bliver det keramiske materiale kviksølvbariumcalciumkobberoxid superledende. Derfor er superledning ved minus 70 grader celsius noget af en bedrift, også selv om det stadig er et godt stykke fra stuetemperatur, og trykket skal være højt.

Målet er superledning ved stuetemperatur

»Det er en meget stor nyhed, det er der ingen tvivl om,« siger lektor Brian Møller Andersen, der forsker i superledning på Niels Bohr Institutet ved Københavns Universitet.

»Resultatet giver et stort håb om, at man kan finde en superleder, der virker ved stuetemperatur.«

I mere end hundrede år har fysikerne haft en drøm om at skabe materialer, der er superledende ved stuetemperatur eller deromkring. Så kunne man nemlig spare enorme mængder af energi, idet strøm kunne transporteres over lange afstande helt uden tab.

Superledende elektromagneter kan også bruges til at holde tog svævende og dermed revolutionere transportsektoren, og store superledende spoler kan opbevare energi fra vindmøller eller solceller, indtil der er brug for den.

Elektroner i pardans

I elektrisk ledende materialer bæres den elektriske ladning af elektroner, og elektrisk strøm er i bund og grund elektroner i bevægelse. Normalt støder elektronerne ind i atomer eller andre elektroner på deres vej, så en del af deres energi bliver til varme - der er elektrisk modstand. I superledende materialer har elektronerne frit løb, så modstanden forsvinder.

Tegningen viser forsøgsopstillingen med diamanter foroven og forneden, svovlbrinte i midten (rødt) og elektroder til måling af ledningsevnen (fede sorte streger). Et isolerende materiale (brunligt) sørger for, at der ikke er kontakt med den metalliske forsegling (stribet), der holder det hele på plads. (Illustration: Nature/Drozdov et al.)

Svovlbrinte-molekyler består af et svovlatom og to brintatomer, og superledningen opstår, når elektronerne i svovlbrinte på metallisk form slår sig sammen i par og danser igennem materialet uden at støde ind i noget.

Men det sker altså først, når der er tryk på, så ved minus 70 grader celsius, hvor svovlbrinten er flydende, blev den anbragt mellem to diamanter og presset godt og grundigt sammen. Imens målte forskerne løbende svovlbrintens ledningsevne.

Ved et tryk på cirka 96 gigapascal - næsten en million gange det atmosfæriske tryk ved Jordens overflade - forvandler svovlbrinten sig til et metal og leder elektrisk strøm på samme måde, dog med ganske stor modstand.

Når trykket bliver endnu højere, sker der endnu en faseovergang, idet svovl- og brintatomerne arrangerer sig på en ny måde. Forskerne mener, at hvert svovlatom nu binder sig til tre brintatomer i stedet for to, og så bliver materialet superledende.

En mulig vej til revolutionerende superledere

Med det nye eksperiment viser forskerne, at superledning kan opstå ved temperaturer, der faktisk kan findes i naturen, omend man skal tage til Antarktis for at få det så koldt.

Spørgsmålet er nu, om det overhovedet er muligt at skabe  superledende materialer, der fungerer ved temperaturer over frysepunktet og ved at normalt tryk. Det er Brian Møller Andersen overbevist om, at man kan:

»Der er ingen grund til at tro, at der ikke skulle findes en stuetemperatur-superleder. Det nye resultat viser en mulig vej til dem - nu kan man begynde at lede mere systematisk efter andre brintbaserede stoffer, som man kan lave metalliske og måske også superledende ved høje temperaturer.«

Videnskab.dk Podcast

Lyt til vores seneste podcast herunder eller via en podcast-app på din smartphone.


Se den nyeste video fra Tjek

Tjek er en YouTube-kanal om videnskab, klima og sundhed henvendt til unge.

Indholdet på kanalen bliver produceret af Videnskab.dk's Center for Faglig Formidling med samme journalistiske arbejdsgange, som bliver anvendt på Videnskab.dk.