Danske forskere skal have superledere væk fra trecifrede minusgrader
Superledere, som leder energi stort set uden modstand, bruges i dag fx i højhastighedstog i Japan. Her bruger man de såkaldte konventionelle superledere, som man har en ret god forståelse af. Men de skal køles helt ned til minus 260 grader for at fungere.
Det kræver voldsom køling og systemer, så besparelsen ved at transporterer energien uden modstand forsvinder let i det store energiforbrug til køling af de superledende materialer.
Nu skal forskere fra Niels Bohr Instituttet med finansiering fra Danmarks Frie Forskningsfond i hånden udvikle en større forståelse af principperne bag højtemperatur superledning. Højtemperatur superledning opstår, når metaller baseret på ledningselektroner fra jern og kobber køles ned til cirka minus 100 grader.
Ved den lave temperatur sker der noget med atomerne og elektronernes vekselvirkning i metallet, som giver superledende egenskaber. Elektronerne kan bevæge sig igennem metallet uden at blive bremset. Trods den lave temperatur kaldes det højtemperatur superledning.
- Hvis vi forstår princippet bag højtemperatur superledning, kan det have kæmpe fordele i forhold til at skabe energibesparelser i fremtiden, siger lektor på Niels Bohr Instituttet Brian Møller Andersen, som skal lede forskningsprojektet.
NKT ser stort kommercielt potentiale
Hos NKT, global udbyder af energikabler, ser man stort potentiale i forskningen.
- Transport af mere elektrisk energi er en udfordring for elnettet, og vi ser superledende energikabler som en væsentlig komponent i et stærkere elnet. Vi ser et stort potentiale i forhold til at kommercialisere superledende kabelteknologi, og der vil gennembrud især på omkostningssiden have stor betydning, siger Dag Willén, som er seniorudviklingsingeniør inden for superledende energikabler i NKT.
Udgangspunktet for at finde nye superledende materialer er en større forståelse af, hvad der giver superledning. Og det er netop den forståelse, forskerne håber at opnå med det nye forskningsprojekt.
- Superledere kan lede strøm helt uden modstand. Så hvis vi kunne finde materialer med superledende egenskaber ved stuetemperatur, vil det give store energibesparelser, fordi vi ikke mister energi, når strømmen ledes, siger Brian Møller Andersen.
Elektroner vekselvirker
En teori om princippet i højtemperatur superledning, som altså opstår ved bare minus cirka 100 grader, går på, at frastødningen mellem elektronerne i materialet er meget stor.
Det giver magnetisme, som måske er med til at give de superledende egenskaber. Derfor arbejder firskerne med en teori om, at superledningen opstår i samspil med materialets magnetiske egenskaber.
Forskerne skal både lave teoretiske beregninger og egentlige fysiske eksperimenter.
- Eksperimenterne foregår ved, at vi sender elektroner ned på overfladen af materialet og måler, hvad der sker i forskellige situationer. Man kan for eksempel påtrykke magnetfelter og se, hvordan superledningen ændrer sig, forklarer Brian Møller Andersen.
