Eindelijk: supergeleiding bij kamertemperatuur (?)

Supergeleidingslab Rochesteruniversiteit

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. Lees verder

Drielaags grafeen vertoont supergeleiding

Supergeleiders

De ontwikkeling van hogetemperatuursupergeleiders (afb: WikiMedia Commons)

Vorig jaar werd gemeld dat tweelaags grafeen supergeleidend wordt bij 1,7 K (-271,3°C). Dat is opmerkelijk, maar weinig praktisch. Grafeen is wel een mooi materiaal om het nog steeds niet begrepen fenomeen van de weerstandsloze geleiding te doorgronden. Nu blijkt dat ook drielaags grafeen supergeleiding vertoont en de onderzoekers hebben hoop daarmee de geheimen van dit verschijnsel te kunnen ontrafelen. Er zijn tegenwoordig zogeheten hogetemperatuursupergeleiders die die eigenschappen vertonen bij veel hogere temperaturen (altijd nog zo’n -100°C), maar met een dieper inzicht in het fenomeen zou wel eens de droom van een supergeleider bij kamertemperatuur kunnen uitkomen. Nu zijn die hoge(re) temperaturen alleen mogelijk onder weinig praktische omstandigheden. Lees verder

Supergeleiding bij -23°C maar wel bij 1,5 miljoen atmosfeer

Lantaanhydride'supergeleider'

De structuur van de Lanthaanhydridesupergeleider (afb: univ. van Chicago)

Al sedert de ontdekking van Bednorz en Müller in de jaren 80 van de ‘hogetemperatuur-supergeleiders‘ (we praten dan over -196°C) zijn onderzoekers wereldwijd op zoek naar materialen die geen elektrische weerstand vertonen bij ‘schappelijker’ temperaturen. Nu schijnen onderzoekers in de VS een klasse materialen te hebben gevonden die supergeleidend zijn bij -23°C, een nieuw record. Dat lijkt er al meer op, al werd die supergeleiding pas werkelijkheid bij extreem hoge drukken. Lees verder

Komen er eindelijk hogetemperatuursupergeleiders?

Georg Bednorz

Georg Bednorz ontdekte samen met Alex Müller een nieuwe klasse supergeleiders (afb: WikiMedia Commons)

Materialen die supergeleidend zijn bij kamertemperatuur worden al sedert de jaren 80 voorspeld toen Bednorz en Müller in Zwitserland met hun hogetemperatuursupergeleiders op de proppen kwamen. Nou ja, hoge temperatuur: iets rond het kookpunt van stikstof (-196°C), maar vergeleken bij de oude die maar een paar graden boven het absolute nulpunt (-273°C) supergeleidend waren was dat natuurlijk heel wat. Nu schijnen en Amerikaanse en Duitse onderzoekers de bovengrens naar -23°C en zelfs -13°C te hebben verlegd met lanthaanhydride. Ze hadden daar wel een druk van zo’n tweemiljoen atmosfeer voor nodig. Praktisch? Lees verder

Grafiet de nieuwe supergeleider?

Hogetemperatuursupergeleiders

In de jaren ’80 maakte de kritische temperatuur waar beneden supergeleiding heerst een ‘sprong’. Nu zou er dan grafiet zijn

Al tijden denken onderzoekers dat het doodgewone grafiet, dat ook in potloden wordt gebruikt, potentie heeft om supergeleiding te vertonen bij temperaturen ruim boven de kamertem-peratuur: 350 K (77°C). In theorie schijnt het te kunnen, maar nu zou die veronderstelling een wetenschappelijke bodem hebben gekregen (pdf-bestand). Ik moet het nog zien, want waarom zou die hoedanigheid niet allang zijn aangetoond? Grafiet is niet bepaald een exotisch materiaal. De onderzoekers stellen dat, opvallend genoeg, de hoge overgangstemperatuur de ontdekking heeft vertraagd.
Lees verder

‘Nieuwe’ materiaaltoestand biedt hoop op ‘hete’ supergeleiders

Meerpolige orde

Een impressie van de meerpolige orde in strontiumiridiumoxide, waarbij de dikke paarse ‘neus’ de richting aangeeft (afb: Liuyan Zhao)

Ik waarschuw je maar vast: dit wordt een moeilijk verhaal. Je bent gewaarschuwd. Klassiek kan een stof in drie materiaaltoestanden (fases): vast, vloeibaar en gasvormig. Er zijn er meer, maar onderzoekers van Caltech rond David Hsieh hebben nu een niet eerder waargenomen fase ontdekt, die gekenmerkt wordt door een uitzonderlijke ordening van elektronen en mogelijk een rol zou kunnen spelen in de verklaring van het altijd nog mysterieuze verschijnsel van de hogetemperatuursupergeleiding, waarbij bij, relatief, hoge temperaturen (- 173°C) de elektrische weerstand verdwijnt. Lees verder

Misschien snappen we ooit iets van supergeleiding

Simulatie supergeleiding

Met laserlicht en koude atomen zijn onderzoekers er bijna in geslaagd een antiferromagnetische patroon van elektronen in een supergeleider te simuleren (afb: Nature)

Supergeleiding, het fenomeen waarbij de elektrische weerstand in de geleider nul is, is mooi maar vreselijk kwellend. Ooit begonnen in de koude krochten van Leiden bij zo’n paar graden boven het absolute nulpunt, kreeg supergeleiding een geweldige tik mee toen in de jaren 80 door IBM-onderzoekers Georg Bednorz en Alex Müller de hogetemperatuursupergeleiders werden ontdekt met 35 K tien graden hoger dan de eerder ontdekte supergeleider. Die hoge temperaturen zijn nu altijd nog maar een graad of 140 onder nul ( zo’n 135 K), maar het idee vatte post dat er op een dag materialen zouden zijn die supergeleiding bij kamertemperatuur vertonen. Groot obstakel is dat het hoe en waardoor van supergeleiding onbekend is. Het lijkt er nu op dat onderzoekers van, onder meer, de Rice-universiteit in Houston (VS) een tipje van die sluier hebben opgelicht door met koude atomen en laserlicht, een optische roostersimulatie, een magneetpatroon te creëren zoals dat in supergeleiders wordt waargenomen. Lees verder

Zwavelwaterstof supergeleidend bij superdruk

Hogetemperatuursupergeleiders

In de jaren ’80 maakte de kritische temperatuur waar beneden supergeleiding heerst een ‘sprong’ tot boven het kookpunt van stikstof (80 K).

Het blijft een beetje martelen met de supergeleiding. Er zijn hogetemperatuursupergeleiders, maar dan praten we wel over een temperatuur rond het kookpunt van stikstof (-196 °C = 77 K) en wat hoger. Onlangs werd supergeleiding bij veel hogere temperatuur gemeld, maar dat fenomeen deed zich slechts een onwaarschijnlijk korte periode voor. Nu melden onderzoekers van het Duitse Max Planck-instituut voor chemie in Mainz dat ze een stof hebben gevonden die supergeleidend is bij -83°C (190 K). Minpuntje is dat daarbij wel een superdruk van 1,8 miljoen bar voor nodig is (iets minder dan 1,8 miljoen maal de atmosferische druk). Lees verder

Heel even supergeleiding bij kamertemperatuur

YBCO op atoomniveau

YBCO op atoomniveau

Sedert in de jaren 80 de bovengrens voor supergeleiding boven het kookpunt van stikstof (-196 °C) kwam te liggen met de ontdekking van de hogetemperatuursupergeleiders door Alex Bednorz en Georg Müller, was de hoop gesteld ooit nog eens materialen te vinden die bij kamertemperatuur supergeleidend zijn. Dat is nog steeds niet gebeurd, maar recent onderzoek geeft enige hoop dat het speurwerk naar die kamertemperatuursupergeleiding niet helemaal ijdel is. In 2013 lieten de, in hoofdzaak, Duitse en Franse onderzoekers zien dat YBa2Cu3O6,5(‘afgekort’ tot YBCO) supergeleiding bij kamertemperatuur vertoont. Nu presenteren ze een  idee over hoe dat allemaal in zijn werk zou kunnen gaan. Lees verder