superledende materialer

Keramiske superledere, hvori elektriske strømme kan løbe uden modstand ved temperaturer op til 150 K, har været et centralt emne for faststoffysikken siden 1980'erne. Disse stoffer har en kompliceret opbygning, da de er sammensat af tre, fire eller fem forskellige grundstoffer. Det vakte derfor stor opmærksomhed, da en japansk forskergruppe i 2001 påviste, at et så simpelt materiale som magnesiumdiborid (MgB₂) er superledende ved temperaturer op til 39 K.

I modsætning til de keramiske superledere er det i magnesiumdiborid vekselvirkningen mellem elektroner og fononer, der er ansvarlig for superledningen. Elektronerne danner par pga. den indbyrdes tiltrækning, der formidles af de kvantiserede gittersvingninger (fononer). Overraskende viste materialets egenskaber sig at være i god overensstemmelse med BCS-teorien fra 1957, hvilket ikke er tilfældet for de keramiske superledere. Opdagelsen af superledning i magnesiumdiborid skyldtes et tilfælde, idet den japanske forskergruppe var i gang med at undersøge en række ternære forbindelser bestående af magnesium, bor og et overgangsgruppemetal som vanadium. Det viste sig, at de ternære forbindelsers superledende egenskaber forbedredes, jo mindre de indeholdt af vanadium, og det bedste resultat fremkom ved helt at undlade dette metal i forbindelsen.

Eksemplet illustrerer de uventede muligheder, der gemmer sig i nye materialer. Ofte er det tilfældigheder, der fører forskerne på sporet, ikke mindst når stoffernes sammensætning er så kompliceret, at teoretisk modelanalyse kun er til begrænset hjælp.