Suprajohteet

Suprajohteiden tunnetuin ominaisuus on sähkönjohtavuus ilman vastusta tietyn kriittisen lämpötilan alapuolella. Tämän lisäksi ne eivät myöskään päästä magneettikenttää sisälleen, mikä johtaa usein nähtyyn magneetin levitointiin suprajohdenapin päällä. Molemmat ominaisuudet tekevät suprajohteista houkuttelevia sovelluskäyttöön, mutta vaadittu alhainen lämpötila on vielä usein este. Suprajohteita on kuitenkin käytössä paljon, jokainen magneettikuvauslaite sairaaloissa sisältää suprajohdemagneetin ja kaikki muutkin suuret magneettikentät maailmassa tuotetaan suprajohteilla. Näissä magneeteissä käytetään yleisesti ns. matalan lämpötilan suprajohteita ja ne vaativat jäähdyttämisen nestemäisellä heliumilla. 1980-luvulta alkaen on tunnettu myös korkean lämpötilan suprajohteet, joiden jäähdyttämiseen riittää nestemäinen typpi.

Wihurilla olemme tutkineet erityisesti YBa2Cu3O6+x (YBCO) suprajohdetta, jonka kriittinen lämpötila on 92 K. Erityisesti olemme keskittyneet ohutkalvoihin ja niissä kriittisen virran, eli suurimman mahdollisen virran, kasvattamiseen nanometrikokoisten, itsejärjestäytyvien lukkiutumiskeskusten avulla. Korkeissa magneettikentissä magneettikenttä voi läpäistä suprajohteen vorteksien muodossa ja jos ne pääsevät liikkeelle, havaitaan jännite, eli täydellinen sähkönjohtavuus menetetään. Teemme tutkimusta sekä kokeellisesti että mallintamalla. Lisäksi suunnittelemme ja valmistamme  mikroaaltoresonaattoreita, joita voidaan käyttää kvanttitietokoneiden qubittien lukemiseen.