Projektanslag 2024
Projekt:
”Quantum geometry and flat bands towards room temperature superconductivity”
Huvudsökande:
Professor Floriana Lombardi
Chalmers tekniska högskola
Medsökande:
Chalmers
Ulf Gran
Sergey Kubatkin
Göteborgs universitet
Johannes Hofmann
Uppsala universitet
Annica Black-Schaffer
Beviljat anslag:
24 000 000 kronor under fem år
Att ett material är supraledande innebär att det kan överföra elektrisk energi med noll motstånd och 100 procent verkningsgrad – till skillnad från konventionella ledande material där energi delvis går förlorad i form av värme. Ett supraledande material som fungerar i rumstemperatur skulle inte bara ha potential att lösa många av dagens energiutmaningar, utan också bidra till kvantdatorers intåg i samhället. Men de flesta supraledande material kan idag endast fungera vid ganska låga temperaturer, vilket i sin tur är enormt energikrävande och gör dem svåra att tillämpa i praktiken.
Det material som hittills har sett mest lovande ut är en högtemperatursupraledare baserad på kopparoxid. Materialet uppvisar starka korrelationer mellan elektroner, vilket kan vara anledningen till att det blir supraledande vid högre temperaturer. Men dessa korrelationer har visat sig vara komplexa att förstå och svåra att justera, vilket har stått i vägen för fortsatta framsteg. Nya idéer, förankrade i grundläggande koncept som kvantmetrik, skulle nu kunna övervinna detta dödläge.
Ny metod kombinerar materialplattformar
Nyligen gjordes en spännande upptäckt då det betydligare enklare materialet bilager grafen, ett atomtunt kolbaserat material, uppvisade supraledande egenskaper. Genom att vrida de två grafen-lagerna i en ”magisk vinkel” skapas ett så kallat moiré-mönster med platta band och starka korrelationer mellan elektroner.
Floriana Lombardi är professor i kvantkomponentfysik på Chalmers och hon koordinerar forskningsprojektet som nu ska utforska hur man kan använda dessa moiré-mönster tillsammans med kvantmetrik för att designa bandstrukturen och skapa platta band i både högtemperatursledare och bilager grafen.
– Genom att kombinera dessa två materialplattformar hoppas vi öka förståelsen för principerna bakom högtemperatursupraledning och främja supraledning vid högre temperaturer, med målet att nå rumstemperatur, säger hon.
Text Chalmers
Bild Chalmers