Tutkijat paljastivat kaksi uutta suprajohdetta 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 suprajohteita paljon aiempaa nopeammin.  

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

Nykyisin tunnetut suprajohteet vaativat ympärilleen kalliita jäähdytyslaitteita, koska ne toimivat vain äärimmäisen kylmässä, lähellä absoluuttista nollapistettä. Siksi tutkijat ovat pitkään yrittäneet kuumeisesti löytää huoneenlämmössä toimivia suprajohteita. 

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

Ainutlaatuinen yhteistyöhanke

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

SuperC hyödyntää etsinnässä tekoälyä ja kvanttigeometriaa eli kvanttitilojen geometrian vaikutusta aineen ominaisuuksiin.

Nyt syntetisoiduilla YRu₃B₂- ja LuRu₃B₂-suprajohdemateriaaleilla 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 suprajohteiden etsimistä voi nopeuttaa valtavasti. Tekoälyn avulla pystymme käsittelemään ehkä jopa miljardeja materiaaleja. Se on iso askel kohti huoneenlämmössä toimivaa suprajohdetta”, Törmä sanoo. 

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

Tutkimus julkaistiin 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.