Ga naar hoofdinhoud

Hoge sprongtemperatuur bij elementaire supergeleiders

De afbeelding toont de met een raster tunnelmicroscoop onderzochtte lanthanium nano eilandjes op een wolfram onderlaag

Supergeleiders kunnen de elektrische stroom zonder enige vorm van energieverlies geleiden. Daarom verwacht men door gebruik van deze materialen een belangrijke besparing. Al jarenlang wordt wereldwijd naar hoge temperatuur supergeleiders gezocht. Deze hebben ook bij kamertemperatuur de supergeleidende eigenschappen behouden. Het is opmerkelijk, dat zelfs bij de meest eenvoudige materialen steeds weer verrassingen voorkomen.

Wetenschappers van de Universität Hamburg hebben ontdekt, dat de temperatuur, waarbij het element lanthanium in zijn zuivere vorm supergeleidend wordt, circa 40% hoger ligt dan wordt aangegeven in de leerboeken.

Supergeleidende hoogspanningskabel

De afbeelding toont de met een raster tunnelmicroscoop onderzochtte lanthanium nano eilandjes op een wolfram onderlaag. De supergeleiding werd aan het begin van de vorige eeuw ontdekt en wordt tegenwoordig al standaard gebruikt in de wikkelingen van de magneetspoelen voor de kernspintomografie. In de binnenstad van Essen loopt momenteel een pilotproject, waarbij een supergeleidende hoogspanningskabel twee verdeelstations met elkaar verbindt. Al deze applicaties zijn nog ruim verwijderd van een toepassing bij kamertemperatuur. Dit zou grote voordelen hebben, omdat er een drastische vermindering van het energieverbruik ontstaat, wat de fossiele brandstofreserves ontziet en minder broeikasemissies oplevert.

Behalve toepassing in de energietechniek kan ook worden gedacht aan emissievrije vliegtuigen voor de lange afstand met krachtige elektromotoren of een nieuw soort computeronderdelen, die dan nagenoeg geen energie verbruiken. De natuurkundigen uit de onderzoeksgroep van prof. Roland Wiesendanger van de universiteit in Hamburg onderzochten het element lanthanium met behulp van een rastertunnelmicroscoop.

Ze waren verrast om vast te stellen, dat een 40% hogere sprongtemperatuur (als de temperatuur lager wordt, krijgt het materiaal supergeleidende eigenschappen) konden meten, dan de in dit literatuur voor dit element al tientallen jaren aangegeven waarde. Dit is een geweldige ontdekking, omdat het zich bij de supergeleider lanthanium gaat om een elementair metaal, dat vaak is onderzocht.

Samenhang sprongtemperatuur

De wetenschappers van de universiteit Hamburg stelden vast, dat de hogere waarde voor de sprongtemperatuur samenhangt met de veel hogere zuiverheid van hun geproduceerde lanthanium. De onderzochte lanthanium-films en nano eilandjes liet men met behulp van atoomafzetting op een wolfram onderlaag groeien en men controleerde de zuiverheid tijdens de productie met een rastertunnelmicroscoop (zie afbeelding).

Daarbij bleek, dat men met de zuiverste monsters de 40% hogere waarde voor de sprongtemperatuur vond, terwijl men bij de verontreinigde monsters de waarde uit de literatuur kon reproduceren. Het resultaat is van grote betekenis voor een beter begrip van het fenomeen van de supergeleiding en de toepassing in supergeleider componenten op nanoschaal.

x
Mis niet langer het laatste nieuws

Schrijf u nu in voor onze nieuwsbrief.

Inschrijven