Korkean lämpötilan suprajohtavuus

Suprajohdetutkimus Wihuri Physical Laboratory keskittyy suprajohteisten materiaalien tutkimukseen sekä kryogeenisissä lämpötiloissa toimivien teknologioiden kehittämiseen. Suprajohteet johtavat sähköä ilman vastusta kriittisen lämpötilan alapuolella ja syrjäyttävät magneettikentän sisuksestaan. Näiden ominaisuuksien vuoksi ne ovat erittäin kiinnostavia esimerkiksi voimakkaiden magneettikenttien tuottamisessa ja energiatehokkaissa sovelluksissa, vaikka matalien lämpötilojen vaatimus asettaakin edelleen teknologisia haasteita. Suprajohteita käytetään jo laajasti esimerkiksi magneettikuvantamisessa, hiukkaskiihdyttimissä, fuusioteknologiassa ja kvanttiteknologiassa.

Tutkimuksemme kattaa sekä suprajohteisuuden perustutkimuksen että sovellukset. Pitkäaikainen tutkimuskohteemme ovat olleet korkean kriittisen lämpötilan suprajohteet, erityisesti YBCO-ohutkalvot, joiden ominaisuuksia tutkimme suurissa magneettikentissä. Kehitämme myös menetelmiä suprajohteiden suorituskyvyn parantamiseksi nanoskaalan rakenteiden avulla.

Merkittävä nykyinen tutkimussuunta liittyy suprajohdemagneetteihin ja niin sanottuihin quencheihin eli tilanteisiin, joissa osa suprajohteesta menettää paikallisesti suprajohteisuutensa. Tällöin syntyy nopeasti lämpöä, mikä voi vaurioittaa järjestelmää, ellei ilmiötä hallita oikein. Quench-ilmiöiden ymmärtäminen on tärkeää esimerkiksi fuusioreaktoreiden, hiukkaskiihdyttimien ja muiden suuria magneettikenttiä hyödyntävien järjestelmien turvallisen toiminnan kannalta.

Valmistamme suuren osan tutkimusnäytteistämme itse ja tutkimme niiden rakenteellisia, magneettisia ja sähköisiä ominaisuuksia laboratorion omilla mittalaitteilla. Tutkimusta tukevat laboratorion laaja kryogeeninen infrastruktuuri sekä pitkä perinne matalien lämpötilojen fysiikassa.

Ryhmän johtaja on professori Petriina Paturi. Julkaisut löytyvät hänen sivujensa kautta, ja tutkimusinfrastruktuureista löytyy lisätietoa osoitteesta mari.utu.fi.