ENGINEERINGNET.BE - Supergeleiding is een natuurkundig verschijnsel waarbij sommige materialen elektrische stroom geleiden zonder weerstand.
Vaak treedt supergeleiding alleen op bij extreem lage temperaturen. Voor de meeste materialen geldt een temperatuur van rond de -260 °C.
Om die temperatuur te bereiken heb je vloeibaar helium nodig. Dat kost veel energie en is erg duur.
Maar supergeleiding bestaat ook bij wat minder extreem lage temperaturen. Halverwege de jaren ’80 ontdekten wetenschappers voor het eerst supergeleiding bij een temperatuur van -173 °C, ofwel een hogetemperatuur-supergeleider.
De theorie die supergeleiding beschrijft voor de lagetemperatuur-supergeleiders werkt echter niet voor hogetemperatuur-supergeleiders.
“We begrijpen supergeleiding bij die hogere temperaturen nog niet”, stelt Ingmar Swart, een van de leiders van het onderzoek.
“Als je het niet begrijpt, kun je ook niet gericht zoeken naar materialen die supergeleidend zijn bij kamertemperatuur, iets waar we uiteindelijk naartoe willen.”
De twee belangrijke voorwaarden voor supergeleiding zijn de vorming van elektronenparen, ook wel Cooperparen genoemd, en het synchroon bewegen van deze paren.
Bij lage temperatuur-supergeleiders vinden deze twee dingen tegelijkertijd plaats.
Dit nieuwe onderzoek toont aan dat dit bij hogetemperatuur-supergeleiders anders zit. Bij deze materialen beginnen de paren zich al te vormen bij hogere temperaturen.
“De ‘lijm’ die de paren bij elkaar houdt is zelfs sterk genoeg om de paren bij kamertemperatuur bij elkaar te houden”, aldus Swart.
“Hieruit kunnen we opmaken dat de tweede belangrijke voorwaarde voor supergeleiding de bottleneck is.”
Dit is het synchroon bewegen van de paren, wat ook wel fasecoherentie wordt genoemd.
“Als we de fasecoherentie begrijpen, dan ligt daar wellicht een route naar supergeleiding bij hogere temperaturen.” Swart gaat zich hier in vervolgonderzoek op richten.
Het onderzoek was alleen realiseerbaar dankzij nieuwe meetapparatuur die de onderzoekers zelf bouwden.
Hiermee werd het mogelijk om onderscheid te maken tussen stroom die uit losse elektronen bestaat en stroom die uit elektronenparen bestaat.
