Tutkijat paljastivat ensi kertaa kaksi uutta suprajohdinta menetelmällä, jolla voi jatkossa löytää tuhansia lisää

Aalto-yliopiston professori Päivi Törmän vetämä kansainvälinen SuperC-konsortio on osoittanut, miten tekoälyn avulla on mahdollista löytää uusia suprajohtimia paljon aiempaa nopeammin.  

Suprajohtimet ovat materiaaleja, jotka kuljettavat sähkövirtaa ilman vastusta. Suprajohtimia käytetään esimerkiksi kvanttitietokoneissa, lääketieteellisissä kuvantamislaitteissa, fuusioreaktoreissa ja maglev-junissa.

Nykyisin tunnetut suprajohtimet vaativat ympärilleen kalliita jäähdytyslaitteita, koska ne toimivat vain äärimmäisen kylmässä, lähellä absoluuttista nollapistettä. Siksi tutkijat ovat pitkään yrittäneet kuumeisesti löytää huoneenlämpöisiä suprajohtimia. 

”Huoneenlämmössä toimiva suprajohdin muuttaisi pysyvästi energiankulutustamme. Perinteisten johtimien korvaaminen suprajohteilla vähentäisi merkittävästi esimerkiksi tietotekniikan ja datakeskusten globaalia energiankulutusta ja pienentäisi koko IT-alan lämpöjalanjälkeä”, Päivi Törmä selittää. 

Törmä ja ryhmä muita tunnettuja fyysikkoja perustivat SuperC-konsortion vuonna 2023 valjastaakseen kvanttifysiikan taisteluun ilmastonmuutosta vastaan. Kyseessä on ensimmäinen kerta, kun suprajohteiden löytämiseksi tehdään maailmanlaajuista yhteistyötä.  Konsortion tavoite on löytää huoneenlämmössä toimiva johdin vuoteen 2033 mennessä.

SuperC hyödyntää etsinnässä tekoälyä ja kvanttigeometriaa, eli kvanttitilojen välisen geometrian vaikutusta niiden ominaisuuksiin.

Nyt tunnistetuilla YRu3B2- ja LuRu3B2-suprajohdinmateriaaleilla on kiehtova yhteys japanilaiseen käsityöperinteeseen: niiden suprajohtavuus syntyy elektronien muodostamista litteistä vöistä niin sanotussa Kagome-kuviossa, joka on perinteinen korinkudontatekniikka.

Monet potentiaaliset materiaaliyhdistelmät ovat käyttökelvottomia, tai liian hankalia syntetisoida tai skaalata. Tekoälyn avulla materiaaliyhdistelmien joukosta voidaan seuloa lupaavimmat kandidaatit, minkä jälkeen tutkijat laskevat teoreettisesti, ovatko ne suprajohtavia.

”Tällä tavoin suprajohtimien etsimistä voi nopeuttaa valtavasti. Tekoälyn avulla pystymme käsittelemään ehkä jopa miljardeja materiaaleja. Se on iso askel kohti huoneenlämpöistä suprajohdinta”, Törmä sanoo. 

Teoreettisen varmennuksen jälkeen yhdysvaltalaisen Ricen yliopiston tutkijat valmistivat näytteet professori Emilia Morosanin johdolla. Lopuksi tutkijat todensivat materiaalien suprajohtavuuden kokeellisesti.

Tutkimus on julkaistu  Physical Review Research -lehdessä.

SuperC:n tutkimus on esillä Aalto-yliopiston  Designs for a Cooler Planet -näyttelyssä 1.9.–30.10.2026.

SuperC-konsortiota rahoittavat Kavli-säätiö, Klaus Tschira -säätiö, Kevin Wells ja suomalaiset Keele-säätiö, Jane ja Aatos Erkon säätiö, Magnus Ehrnroothin säätiö, ja Nesteen ja Fortumin säätiö.