Aalto-yliopiston ja Jyväskylän yliopiston tutkimuksessa on osoitettu teoreettisesti simuloimalla, että grafeeni voi muuttua suprajohteeksi paljon luultua korkeammassa lämpötilassa.

Syynä ovat grafeenin elektronien kvanttiominaisuudet.

MIT:n tutkimusryhmä havaitsi vuonna 2018, että grafeeni voi muuttua suprajohteeksi, kun päällekkäin on kaksi grafeenikerrosta sopivasti toisiinsa nähden kierrettynä. Selitystä kaksikerrosgrafeenin suprajohtavuudelle on etsitty. Grafeeni muuttui suprajohtavaksi vain muutaman asteen päässä absoluuttisesta nollapisteestä eli -273,15 celsiusasteesta, mutta suprajohtavuuden mekanismin selittäminen voisi auttaa kehittämään materiaaleja, jotka ovat suprajohtavia korkeassa lämpötilassa.

Tuoreessa Aalto-yliopiston ja Jyväskylän yliopiston tutkimuksessa tarkennettiin tietoa suprajohtavuuden mekanismeista.

”Löysimme jo aiemmin uudenlaisten kvantti-ilmiöiden vaikutuksen suprajohtavuuteen, ja olemme sen jälkeen tutkineet sitä yksinkertaistetussa mallissa. Nyt oli hienoa nähdä simuloimalla, kuinka samat ilmiöt saadaan esiin oikeassa materiaalissa”, Aalto-yliopiston tutkija Aleksi Julku kertoo yliopiston tiedotteessa.

”On tärkeää, että jatkossa voidaan testata laskemiamme teoreettisia ennusteita myös kokeellisesti. Tämä kertoo, onko grafeenin suprajohtavuudelle löytämämme selitys oikea”, Jyväskylän yliopiston tutkija Teemu Peltonen huomauttaa tiedotteessa.

Suprajohteet ovat aineita, joiden sähkövastus katoaa tietyn kriittisen lämpötilan alapuolella. Nykyään tunnetuilla suprajohteilla kriittinen lämpötila on yleensä -200 celsiusasteen kylmemmällä puolella. Näin ollen suprajohteiden sovellukset vaativat kalliita jäähdytysjärjestelmiä, mikä taas on rajoittanut niiden käyttöä esimerkiksi kvanttitietokoneissa ja matkapuhelinverkkojen tukiasemilla.

Yksi tieteen suurista tavoitteista on huoneenlämpötilassa toimiva suprajohde. Se mahdollistaisi esimerkiksi tietokoneiden toiminnan paljon nykyistä pienemmällä energiankulutuksella.