Een supergeleider laat de elektriciteit er perfect doorheen stromen, zonder iets te verliezen.
Nu hebben wetenschappers een supergeleidend materiaal ontdekt dat werkt bij een mogelijk recordbrekende hoge temperatuur, een stap dichterbij het doel om zo'n perfectie bij kamertemperatuur te bereiken.
Maak dingen koud genoeg en elektronen ritsen door metalen zonder enige weerstand te genereren, op te warmen of te vertragen. Maar dit fenomeen, bekend als supergeleiding, heeft in het verleden alleen gewerkt bij extreem koude temperaturen die slechts een klein beetje boven het absolute nulpunt liggen. Dat heeft ze onbruikbaar gemaakt voor toepassingen zoals extreem efficiënte elektrische bedrading of ongelooflijk snelle supercomputers. In de afgelopen decennia hebben wetenschappers nieuwere supergeleidende materialen gemaakt die bij steeds hogere temperaturen werken.
In de nieuwe studie kwam een groep onderzoekers nog dichter bij hun doel door een materiaal te creëren dat supergeleidend is bij min 9 graden Fahrenheit (min 23 graden Celsius) - een van de hoogste temperaturen ooit waargenomen.
Het team onderzocht een klasse materialen, supergeleidende hydriden genaamd, die volgens theoretische berekeningen supergeleidend zouden zijn bij hogere temperaturen. Om deze materialen te maken, gebruikten ze een klein apparaatje, een diamant-aambeeldcel genaamd, dat bestaat uit twee kleine diamanten die materialen samendrukken tot extreem hoge drukken.
Ze plaatsten een klein - een paar micron lang - monster van een zacht, witachtig metaal, lanthaan genaamd, in een gat dat in een dunne metaalfolie was geponst die met vloeibare waterstof was gevuld. De opstelling was aangesloten op dunne elektrische draden. Het apparaat drukte het monster tot een druk tussen 150 en 170 gigapascal, wat volgens de verklaring meer dan 1,5 miljoen keer de druk op zeeniveau is. Vervolgens gebruikten ze röntgenstralen om de structuur ervan te onderzoeken.
Bij deze hoge druk vormen het lanthaan en waterstof een lanthaanhydride.
De onderzoekers ontdekten dat lanthaanhydride bij min 9 F (min 23 C) twee van de drie eigenschappen van supergeleiding vertoont. Het materiaal vertoonde geen weerstand tegen elektriciteit en de temperatuur daalde als er een magnetisch veld werd aangelegd. Ze hielden zich niet aan het derde criterium, het vermogen om magnetische velden te verdrijven tijdens het koelen, omdat het monster te klein was, volgens een begeleidend nieuws- en opiniestuk in hetzelfde nummer van het tijdschrift Nature.
"Vanuit wetenschappelijk oogpunt suggereren deze resultaten dat we mogelijk een overgang ingaan van het ontdekken van supergeleiders door empirische regels, intuïtie of geluk naar geleid worden door concrete theoretische voorspellingen", James Hamlin, universitair hoofddocent natuurkunde aan de Universiteit van Florida, die maakte geen deel uit van de studie, schreef in het commentaar.
In januari rapporteerde een groep vergelijkbare bevindingen in het tijdschrift Physical Review Letters. Die onderzoekers ontdekten dat lanthaanhydride supergeleidend kan zijn bij een nog hogere temperatuur van 44 F (7 C), zolang het monster maar onder hogere druk wordt genomen - ongeveer 180 tot 200 gigapascal.
Maar deze nieuwe groep vond iets heel anders: bij die hoge drukken neemt de temperatuur waarbij het materiaal supergeleiding vertoont abrupt af.
De reden voor de discrepantie in de bevindingen is onduidelijk. "In dergelijke gevallen zijn meer experimenten, gegevens en onafhankelijke onderzoeken nodig", vertelde senior auteur Mikhail Eremets, een onderzoeker van hogedrukchemie en natuurkunde aan het Max Planck Institute for Chemistry in Duitsland, aan WordsSideKick.com. 'Nu kunnen we alleen maar discussiëren.'
Het team is nu van plan om te proberen de druk te verlagen en de temperatuur te verhogen die nodig is om deze supergeleidende materialen te maken, aldus de verklaring. Daarnaast blijven de onderzoekers zoeken naar nieuwe verbindingen die bij hoge temperaturen supergeleidend kunnen zijn.
De groep publiceerde gisteren (22 mei) haar bevindingen in het tijdschrift Nature.
