Vantrúaður á yfirlýsingar um byltingar­kenndan ofur­leiðara

Suðurkóreskir vísindamenn birtu greinar í síðasta mánuði þar sem þeir héldu því fram að þeir hefðu uppgötvað efni sem er ofurleiðari vel yfir stofuhita og við staðalþrýsting. Efnið kalla þeir LK-99 og er blanda af blýi, kopar og súrefni. Reyndist efnið raunverulega ofurleiðandi væri um byltingu í eðlisfræði að ræða sem gæti valdið stórstígum framförum í orkuflutningum og nýtni.

Ofurleiðarar eru efni sem leiða rafstraum án nánast nokkurs viðnáms. Þeir voru fyrst uppgötvaðir snemma á 20. öld. Þá voru það aðeins málmar og málmblöndur sem höfðu þessa ofurleiðandi eiginleika þegar þær voru kældar niður undir nokkrar gráður ofan við alkul, rúmlega 273 gráðu frost á Celsíus.

Síðar komu fram svonefndir háhitaofurleiðarar. Sá hiti var þó aðeins hár hlutfallslega því virknin kom aðeins fram við um -140°C.

Fullyrðingar um efni sem er ofurleiðandi við stofuhita vöktu því mikla athygli og hefur fjöldi rannsóknarhópa víða um heim keppst við að endurskapa virknina sem var lýst í greinum kóresku vísindamannanna. Engum þeirra hefur enn tekist það og flest virðist raunar benda til þess að enginn fótur sé fyrir yfirlýsingum Kóreumannanna.

„Það er náttúrulega ofsalega stór fullyrðing að halda því fram að þú sért með ofurleiðara við herbergishita. Ef rétt reyndist þá væri það stórkostlegt þannig að það stökkva allir til sem vinna á þessu sviði,“ segir Snorri Þorgeir Ingvarsson, prófessor í eðlisfræði við Háskóla Íslands.

Óritrýndar greinar og ýmsum spurningum ósvarað

Eftir því sem Snorra telst til vinna nú fleiri en tuttugu rannsóknarhópar að því að endurgera meinta ofurleiðarann eftir forskrift kóresku vísindamannanna. Engum þeirra hafi tekist að sýna fram á ofurleiðni. 

„Núna dynja auðvitað á þeim spurningar. Það dularfulla er að engum tekst að endurskapa þetta,“ segir Snorri sem bendir á að greinar Kóreumannanna séu óritrýndar og af þeim að dæma sé ýmsum spurningum ósvarað.

Að hans mati vantar einnig í gögn Kóreumannanna ákveðin sérkenni þess að efnið sér raunverulega ofurleiðandi. Þannig vanti ákveðin einkenni fasabreytinga í mæliniðurstöður á varmaeiginleikum efnisins. Þá sé skali sem vísindamennirnir nota fyrir eðlisviðnám mjög grófur og efnið líti ekki einu sinni út fyrir að vera sérstaklega góður leiðari, hvað þá ofurleiðari.

„Það væri auðvitað stórkostlegt ef svo væri en gögnin sem þeir sýna finnst mér ekki sannfærandi hvað þetta varðar,“ segir Snorri.

Mótseglun ekki sönnun fyrir ofurleiðni

Einhverjum hafi tekist að fá fram svokallaða mótseglun sem Snorri segir að geti skýrt af hverju efni virðist fljóta yfir segli. Myndskeið af fljótandi efni frá vísindamönnunum og fjölda misalvörugefnum netverjum sem reyndu að endurskapa virknina hafa farið víða á samfélagsmiðlum.

Ofurleiðarar eru fullkomnir mótseglar sem hleypa engu segulflæði inn í sig og geta því flotið yfir seglum. Mótseglun ein og sér dugir þó ekki til þess að sýna fram á að efni séu ofurleiðandi, að sögn Snorra.

Sem dæmi nefnir hann að eðlisfræðingurinn Andre Geim, sem hlaut Nóbelsverðlaun fyrir uppgötvun á grafeni, hafi fyrr á ferli sínum látið froska fljóta yfir segli.

„Froskar og lífrænn vefur eru mótseglandi efni. Það er bara dæmi um að þú þarft ekki ofurleiðara. Froskar eru ekki ofurleiðandi!“ segir Snorri.

Hann bendir einnig á að viðnám í efninu fari ekki niður í núll þó að það virðist falla skyndilega við 104°C. Það þyki honum ekki benda til þess að LK-99 sé raunverulegur ofurleiðari. Snorra þykir tilgáta Kóreumannanna um að kopar í efnablöndunni skapi ofurleiðni í örlitlum punktum langsótt og að öll gögn vanti til að sýna fram á að niðurstöður þeirra séu annað og meira en skot í myrkri.

„Ég er vantrúaður á þetta, ef ég á að segja alveg eins og er. Ég hef ekki mikla trú á þessu,“ segir Snorri.

Væri praktískt til orkuflutnings

Snorra finnst ekki sérstaklega líklegt að efni sem séu ofurleiðandi við stofuhita komi til með að finnast. Eðlisfræðingar hafi þó haft rangt fyrir sér áður. Uppgötvun háhitaofurleiðara á seinni hluta síðustu aldar hafi valdi gríðarlegum skjálfta í eðlisfræðiheiminum og hún hafi ítrekað verið sannreynd og staðfest síðan.

„Hefðbundnir“ ofurleiðarar eru ekki hagkvæmir á stórum skala vegna þess hversu dýrt það er að kæla þá nægilega niður til þess að viðhalda ofurleiðninni. Fram að þessu hafa þeir því haft afmörkuð not, til dæmis við rannsóknir í öreindahröðlum og lághitarannsóknum sem krefjast öflugs segulsviðs en einnig í segulómtækjum, fjarskiptabúnaði og nýframkomnum skammtatölvum.

Fyndist efni sem væri ofurleiðandi við stofuhita og væri ódýrt í framleiðslu gæti það leitt til alls kyns tækniframfara sem tengjast rafmagni og raftækjum. Orka sem nú tapast í formi hita sem myndast við viðnám í leiðurum nýttist að fullu. Þannig gætu rafhlöður í snjallsímum enst lengur og tölvur og hvers kyns önnur tæki yrðu orkunýtnari. 

„Þetta væri gríðarlega praktískt til orkuflutnings. Þú getur flutt mikinn straum með þessum hætti en þú þarft ofurleiðni yfir gríðarlega langar vegalengdir og það er eitthvað sem kemur í veg fyrir að ofurleiðarar séu notaðir við orkuflutning,“ segir prófessorinn.