Het supergeleidingslab van de Rochesteruniversiteit in New York (afb: RU)

Toen in 1986 Georg Bednorz en Alex Müller een supergeleider maakten die zijn kunsten vertoonde bij een temperatuur van zo’n 35 K (-238°C), 10 graden hoger dan de tot dan toe bekende supergeleiders, kwam er een wereldwijde zoekactie naar andere ‘hogetemperatuur’supergeleiders en werd er zelfs gesproken van supergeleiding bij kamertemperatuur. Veel hoger dan -70°C (waterstofsulfide) is men niet gekomen, maar daarvoor had je wel een gigantische druk voor nodig (155 GPa, zo’n 15 000 bar).  Ook bij deze verbinding van waterstof, koolstof en zwavel is een hoge druk nodig, die de bruikbaarheid van deze supergeleider niet bepaald zal bevorderen.
Onderzoekers van de universiteit van Rochester (VS) zijn er in geslaagd een stof te fabriceren die supergeleidend is bij 15°C. Het eigenaardige is dat van de verbinding zelf nog niet al te veel bekend is. Het zou tot de klasse supergeleiders behoren die in 2015 is ontdekt (waterstofsulfide toch?). Zoals gezegd is het grote probleem dat supergeleiding bij deze stoffen alleen mogelijk is bij zeer hoge druk. Toch houden onderzoekers hoop dat ze op een dag op een supergeleider ‘zullen stuiten’ die supergeleiding ook vertoont bij lagere drukken.
Voorlopig moeten we het nog doen met de Bednorz/Müller-achtige supergeleiders. Die bestaan uit keramische materialen die gebaseerd zijn op koperoxide. Die werken bij normale atmosferische druk, maar dan heb je het wel over 133 K (-140°C).

Waterstof

In 2018 bleek een verbinding van waterstof en lanthaan supergeleiding bij -13°C te vertonen, maar ook daarbij heb je een gigantische druk nodig om supergeleiding te bewerkstelligen. Het feit dat er nu drie elementen worden gebruikt voor een supergeleidende verbinding zou de mogelijkheden vergroten betere kandidaten te vinden. Al decennia geleden voorspelde Neil Ashcroft van de Cornelluniversiteit dat waterstofrijke verbindingen goede gegadigden zijn voor supergeleiders, maar hij werd niet door iedereen serieus genomen.

De onderzoekers deden wat koolstof, waterstof en zwavel in een minieme ruimte tussen twee diamanten. Ze lieten daar een stroom doorheen lopen terwijl ze de temperatuur verlaagden tot de weerstand nul was. Vervolgens voerden ze de druk op en zagen supergeleiding bij steeds hogere temperaturen. Het beste resultaat was 287,7 K bij 267 GPa ( zo’n 26 000 maal de atmosferische druk op zeeniveau).

De onderzoekers vonden dat de supergeleider een magneetveld buitensluit bij de supergeleidingstemperatuur (zoals hoort), maar veel is er nog onbekend. Zelfs de kristalstructuur en de chemische formule zijn nog in nevelen gehuld. En dan hebben we die irritant hoge druk nog waar ‘we’ van af moeten…

Bron: Nature