Utrechtse wetenschappers ontdekken hoop voor kamertemperatuur-supergeleiding

Utrechtse onderzoekers hebben samen met collega’s uit Leiden en München een belangrijke doorbraak geboekt in de zoektocht naar supergeleiding bij kamertemperatuur, een ontwikkeling die op termijn grote voordelen kan opleveren voor energietransport en technologie in de regio Utrecht en daarbuiten.

Supergeleiding zorgt ervoor dat elektrische stroom zonder weerstand kan vloeien, waardoor er geen energie verloren gaat zoals bij gewone bedrading. Het grote nadeel was tot voor kort dat dit verschijnsel uitsluitend optreedt bij extreme kou rond de -260 graden Celsius, waarvoor duur vloeibaar helium nodig is. Dankzij nieuw gepubliceerd onderzoek in het tijdschrift Science ontstaat er nu nieuwe hoop.

Elektronenparen bij kamertemperatuur

De wetenschappers ontdekten dat aan ten minste één van de twee noodzakelijke voorwaarden voor supergeleiding wél kan worden voldaan bij kamertemperatuur. Om supergeleiding te laten plaatsvinden, moeten elektronen zich allereerst samenvoegen tot zogeheten Cooperparen. Vervolgens moeten deze paren exact synchroon gaan bewegen, een proces dat fasecoherentie wordt genoemd.

Uit metingen blijkt dat de ‘lijm’ die deze paren bijeenhoudt sterk genoeg is om ze ook bij kamertemperatuur in stand te houden. “We laten zien dat een van de twee belangrijkste voorwaarden voor supergeleiding kan plaatsvinden bij kamertemperatuur”, zegt Ingmar Swart, een van de leiders van het onderzoek, enthousiast. “Als dat niet zo was, dan was supergeleiding bij kamertemperatuur überhaupt niet mogelijk.”

Zelfgebouwde meetapparatuur

Het synchroon bewegen van de elektronenparen blijkt momenteel nog de grootste hindernis, oftewel de bottleneck. Omdat het gedrag van materialen bij relatief hogere temperaturen tot nu toe grotendeels onbegrepen was, bouwden de onderzoekers speciaal nieuwe meetapparatuur. Hiermee konden ze feilloos onderscheid maken tussen afzonderlijke elektronen en gekoppelde elektronenparen.

Met deze opgedane inzichten hopen de onderzoekers in vervolgonderzoek te ontrafelen hoe fasecoherentie tot stand komt, om zo de route naar toepassingen zoals snellere energieopslag en geavanceerde computers dichterbij te brengen.

Bron: Universiteit Utrecht