Supergeleiding door lichtflits

Samenvatting

Op vele laboratoria wordt gezocht naar keramische supergeleiders die bij kamertemperatuur supergeleidend zijn. Wetenschappers hebben een nieuw mechanisme ontdekt om supergeleiding op te wekken.
 

Supergeleiding door lichtflits

(22 jan 2011)    Supergeleiders zijn metalen die, bij temperaturen net boven het absolute nulpunt, electrische stroom verliesloos kunnen geleiden. Interessant voor laboratorium gebruik, maar erg onpraktisch voor grootschalige industriele toepassingen. De temperatuur waarboven geen supergeleiding meer optreedt noemt men de kritische temperatuur.

Sinds een tiental jaren zijn er ook materiale gevonden die bij veel hogere temperaturen supergeleidende eigenschappen vertonen. Daarbij hebben we het nog steeds over lage temperaturen die bereikt kunnen worden met vloeibaar stikstof. Deze materialen zijn gebaseerd op koperoxides met toevoeging van zeldzame aarden. Dit zijn de z.g. keramische supergeleiders.

Op vele laboratoria wordt gezocht naar keramische supergeleiders die bij kamertemperatuur supergeleidend zijn.
Wetenschappers van het Max Planck Instituut aan de universiteit van Hamburg hebben een keramisch materiaal, dat ook bij zeer lage temperaturen niet supergeleidend is, met behulp van laserlicht supergeleidend gemaakt. De onderzoekers willen dit effect gebruiken om materialen die nu alleen nog onder hun (lage) kritische temperatuur supergeleiding vertonen ook boven die kritische temperatuur supergeleidend te maken.

Supergeleiding ontstaat in materialen met een bepaalde gelaagde structuur, Lagen koperoxide worden afgewisseld door laagjes Lanthaan, Europium en Strontium, In die laagjes stellen de elektronen zich bij zeer lage temperaturen in paren op, de z.g. Cooper-paren, Dat is een kwantumtoestand waarbij alle elektronen als het ware gesynchroniseerd gaan bewegen, Daardoor verdwijnt de elektrische weerstand. De wetenschappers onderzochten een koperoxide keramiek dat zelfs bij -263 °C geen supergeleiding vertoont. Zij bestraalden dit materiaal bij die temperatuur eerst met een infrarode laserpuls van enkele femtoseconden, En vervolgens maten ze de reflectie van een terahertzpuls. Daaruit bleek dat het materiaal in extreem korte tijd supergeleidend was geworden. Dit kan men slechts verklaren door aan te nemen dat de lagenstructuur van het kristal reeds voldoende structuur bevat om supergeleidend te worden.
Dit verschijnsel versterkt de hoop op het vinden van supergeleiding bij kamertemperatuur.

(Pieter J.T.Bruinsma, PA0PHB) 

Referenties, informatie:

Max Planck Gesellschaft actueel



lll