Al zo’n dertig jaar sedert de ontdekking van Bednorz en Müller van het bestaan van hogetempersatuursupergeleiders zijn onderzoekers op zoek naar materialen die bij kamertemperatuur supergeleidend zijn. Tot nu toe zijn de resultaten niet over om naar huis te schrijven, maar nu hebben ze elektrische wervelingen bij hogetemperatuursupergeleidende koperverbindingen gevonden die, anders dan gedacht, wel degelijk voldoen aan de standaardtheorie. Misschien beleven we het nog: materialen die geen enkele weerstand vertonen bij kamertemperatuur (dat zijn die ‘hoge’ temperaturen).
Sommige koperverbindingen geleiden elektriciteit zonder weerstand bij opmerkelijk ‘hoge’ temperaturen (-140°C). Er wordt gesproken van hoge temperaturen omdat de temperatuur waarbij verbindingen supergeleiding vertonen ergens in de buurt van vloeibaar stikstof liggen (-190°C). De standaardtheorie die wordt aanvaard als verklaring van supergeleding, de Bardeen/Cooper/Schrieffer-theorie, zou dat gedrag niet kunnen verklaren, maar er zou nu nieuw bewijs zijn dat het toch allemaal wel klopt.

Supergeleiders vertonen in een magnetisch veld elektrische wervelingen, maar die zouden bij de supergeleidende koperoxides niet zijn te vinden. Hoe kan dat? “Dat was een van de overblijvende mysteries”, zegt Christoph Renner van de universiteit van Genève (Zwi). Renner heeft met collega’s  vastgesteld dat de geconstateerde wervelingen in cupraten wel degelijk overeenkomen met de theorie die is gebaseerd op waarnemingen in verbindingen van yttrium, barium, koper en zuurstof.

Rastertunnelmicroscoop

De elektrische wervelingen in supergeleiders kunnen worden waargenomen met rastertunnelmicroscopen. De rastertunnelmiscroscoop ‘voelt’ op kleine afstand van het oppervlak het materiaal en bij zo’n werveling slaan de ‘meters’ uit. Volgens Renner c.s. dragen twee fenomenen bij aan die elektrische wervelingen: supergeleidende elektronen en niet-supergeleidende elektronen. De niet-supergeleidende elektronen zouden het oppervlak van het materiaal afdekken, waardoor ze de wervelingen maskeren.

Als de bijdrage van de niet-supergeleidende elektronen ervan afgetrokken wordt dan houd je wervelingen over die voldoen aan de standaardtheorie die is aanvaard voor de verklaring van supergeleiding. De ontdekking zou de mist rond supergeleiding van cupraten weer wat hebben opgelost, maar er blijven nog tal van vragen over.

Bron: Science News