Aalto-yliopiston tutkijat ovat kansainvälisen Super-C-konsortion kanssa löytäneet tekoälyyn perustuvalla menetelmällä kaksi suprajohdinta. Tekniikan avulla voi tulevaisuudessa voidaan löytää jopa tuhansia uusia materiaaliyhdisteitä ja tuottaa huoneenlämmössä toimiva suprajohdin.
Aalto-yliopiston professori Päivi Törmän vetämä kansainvälinen SuperC-konsortio on osoittanut myös, miten tekoälyn avulla on mahdollista löytää uusia suprajohtimia paljon aiempaa nopeammin. Tutkijat ovat pitkään yrittäneet kuumeisesti löytää huoneenlämpöisiä suprajohtimia.
”Tällä tavoin suprajohtimien etsimistä voi nopeuttaa valtavasti. Tekoälyn avulla pystymme käsittelemään ehkä jopa miljardeja materiaaleja. Se on iso askel kohti huoneenlämpöistä suprajohdinta”, professori Törmä sanoo.
Perinteisten johtimien korvaaminen suprajohteilla vähentäisi hänen mukaansa merkittävästi esimerkiksi tietotekniikan ja datakeskusten globaalia energiankulutusta ja pienentäisi koko IT-alan lämpöjalanjälkeä.
”Huoneenlämmössä toimiva suprajohdin muuttaisi pysyvästi energiankulutustamme’’, Törmä selittää. Nykyisin tunnetut suprajohtimet vaativat edelleen ympärilleen kalliita jäähdytyslaitteita, koska ne toimivat vain äärimmäisen kylmässä, lähellä absoluuttista nollapistettä.
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.
SuperC hyödyntää etsinnässä tekoälyä ja kvanttigeometriaa, eli kvanttitilojen välisen geometrian vaikutusta niiden ominaisuuksiin. Monet potentiaaliset materiaaliyhdistelmät ovat käyttökelvottomia, tai liian hankalia syntetisoida tai skaalata.
Uudenlaisesti tekoälyn avulla materiaaliyhdistelmien joukosta voitiin seuloa lupaavimmat kandidaatit, minkä jälkeen tutkijat laskevat teoreettisesti, ovatko ne suprajohtavia. Teoreettisen varmennuksen jälkeen yhdysvaltalaisen Ricen yliopiston tutkijat valmistivat näytteet professori Emilia Morosanin johdolla. Lopuksi tutkijat todensivat materiaalien suprajohtavuuden kokeellisesti.
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.
Taustaa: Suprajohtimet ovat materiaaleja, jotka kuljettavat sähkövirtaa ilman vastusta. Suprajohtimia käytetään esimerkiksi kvanttitietokoneissa, lääketietee kuvantamislaitteissa, fuusioreaktoreissa ja nopeissa maglev-junissa.
Lisää: SuperC-konsortio (LINKKI), Physical Review Research -tiedelehden artikkeli ’’Machine-learning-guided discovery of kagome superconductors’’ (LINKKI) ja Aalto-yliopiston Designs for a Cooler Planet -näyttely Espoossa 1.9.–30.10.2026 (LINKKI).
Aloituskuva: Uusilla YRu3B2- ja LuRu3B2-suprajohdinmateriaaleilla on yhteys myös japanilaiseen käsityöperinteeseen: niiden suprajohtavuus syntyy elektronien muodostamista litteistä vöistä niin sanotussa Kagome-kuviossa, joka on perinteinen korinkudontatekniikka. Kuva: Aalto/Esa Kapila.