Uutiset

Fysiikan Graalin maljan jäljillä: tutkijat kehittävät miljoonarahoituksen turvin huoneenlämmössä toimivia suprajohteita

Teknillisen fysiikan professori Päivi Törmä vetää maailmanlaajuista tutkimusryhmää, jonka työ voi onnistuessaan mahdollistaa jopa tuhat kertaa nykyistä energiatehokkaamman tieto- ja viestintäteknologian.
Päivi Törmä leads the SuperC 2033 consortium, which has just received substantial funding from two Finnish foundations. Photo: Mikko Raskinen/Aalto University
Päivi Törmä johtaa SuperC 2033 -konsortiota. Kuva: Mikko Raskinen/Aalto-yliopisto

Tieto- ja viestintätekniikka aiheuttaa arviolta 2–4 prosenttia maailman kaikista hiilidioksidipäästöistä, ja osuus on yhä kasvussa. Nykyisellään tietokoneiden käyttämästä energiasta merkittävä osa myös menetetään hukkalämpönä taivaan tuuliin. Aalto-yliopiston professorin Päivi Törmän johtama maailmanlaajuinen SuperC-konsortio sai äskettäin suomalaisilta säätiöiltä lähes kolmen miljoonan rahoituksen tukemaan työtä, joka onnistuessaan voi ratkaista energiahävikin ongelman.

Nykyinen tieto- ja viestintäteknologia perustuu puolijohteisiin eli materiaaleihin, jotka johtavat sähköä eristemateriaaleja paremmin mutta metalleja huonommin. Kun puolijohteiden avulla siirretään sähkövirtaa, osa käytetystä energiasta päätyy hukkalämmöksi. Jos teknologiassa hyödynnettäisiin puolijohteiden sijaan suprajohteita eli materiaaleja, joissa sähkövirta pääsee tietyissä lämpötiloissa kulkemaan ilman hävikkiä, päästäisiin energiahukasta eroon.

SuperC-konsortio pyrkii toteuttamaan huoneenlämmössä toimivan suprajohteen vuosikymmenen kuluessa. Viime vuonna koottu konsortio on tuonut yhteen suprajohtavan fysiikan, koneoppimisen ja materiaalitieteen johtavia asiantuntijoita maailmanlaajuisesti.

Nykyisellään suprajohteita käytetään muun muassa lääketieteellisessä kuvantamisessa ja hiukkaskiihdyttimen osissa. 

“Ongelma on, että suprajohtavat laitteet toimivat vain äärimmäisen kylmässä lämpötilassa, useimmat vasta noin -269 celsiusasteessa. Jos suprajohtava teknologia saataisiin toimimaan huoneenlämmössä, se voisi tehdä tieto- ja viestintäteknologiasta tuhat kertaa nykyistä energiatehokkaampaa. Lisäksi uudet suprajohteet voivat olla tärkeitä fuusioenergian ja levitoivien junien kehittämisessä”, Törmä kertoo. 

Huoneenlämmössä toimivia suprajohteita pidetäänkin yhtenä fysiikan Graalin maljoista.

"Tällainen ponnistus vaatii kokonaisvaltaista lähestymistapaa. Mietin konsortiota kootessa tarkkaan, miten valita oikeat ihmiset tavoitettamme toteuttamaan.”

Konsortiossa on mukana Suomesta Aalto-yliopisto ja Jyväskylän yliopisto, ulkomailta muun muassa Princetonin ja Columbian yliopistot sekä Max Planck -instituutti. Sen hiljattain saama rahoitus tuli kahdelta suomalaiselta säätiöltä: Jane ja Aatos Erkon säätiö myönsi työhön kaksi miljoonaa euroa ja Mika ja Anu Anttosen äskettäin perustama Keele-säätiö 695 000 euroa.

SuperC-tiimin työ ponnistaa viime aikojen tieteellisistä läpimurroista. Törmä ja monet muut konsortion jäsenet ovat hiljattain tehneet uraauurtavaa työtä muun muassa ”tasaisilla energiavöillä” olevien elektronien parissa, käytännössä osoittamalla, että elektronien kvanttitilojen ominaisuuksia voidaan hyödyntää mahdollistamaan suprajohteiden laajempaa käyttöä. Lisäksi koneoppimisen hyödyntäminen uusien materiaalien löytämisessä vie työtä eteenpäin.

Päivi Törmä johtaa Aalto-yliopistolla Quantum Dynamics -tutkimusryhmää.

  • Päivitetty:
  • Julkaistu:
Jaa
URL kopioitu

Lue lisää uutisia

Ihmisiä juttelemassa modernissa aulatilassa keltaisilla säkkituoleilla
Opinnot Julkaistu:

Ilmoittaudu nyt kevään Inventors-ohjelmiin: medtech, energiajärjestelmät ja resilientti infrastruktuuri

Kolme uutta innovaatiokoulutusta tutkijoille järjestetään ensi keväänä, ja ilmoittautuminen on nyt avoinna!
Aikuisia istuu keltaisilla säkkituoleilla ja kuuntelee nykyaikaisessa tilassa keskittyneesti.
Yhteistyö, Yliopisto Julkaistu:

Aalto on yliopistojen spinout-rahoituksessa Euroopan kolmonen – näin luotiin resepti, jolla synnytetään uusia toimialoja

Kaiken kaikkiaan Aalto-yliopistosta ponnistaneet yritykset, mukaan lukien kvanttialalla toimiva IQM ja satelliittiyhtiö ICEYE, ovat vuodesta 2010 lähtien keränneet yhteensä noin 2,6 miljardin euron rahoituksen.
Pylväsdiagrammi avoimen tieteen tasosta: 4 v. 2022, 3 v. 2024, 5* v. 2026
Tutkimus ja taide Julkaistu:

Aalto-yliopistolle erinomaiset tulokset kansallisessa avoimen tieteen seurannassa

Aalto-yliopisto saavutti korkeimman 5-tason kansallisessa avoimen tieteen seurannassa. Kokonaisarvosanan nousua siivitti avoimen oppimisen kehitys.
Lähikuva mustasta kvanttisirusta kuparialustalla, johdettuna useisiin pyöreisiin messinkiliittimiin
Tutkimus ja taide Julkaistu:

Näin Suomesta tuli kvanttialan edelläkävijä

Pitkäjänteinen panostus kvanttitieteen ja -teknologian perustutkimukseen on tehnyt Suomesta kokoaan suuremman pelurin alalla, joka on kriittinen myös EU:n teknologisen omavaraisuuden kannalta. Tavoitteena on, että tulevaisuudessa koko kvanttialan arvoketju on omissa käsissä.