Supergeleiding kiest de goede hoek
Nieuwe kansen na de hype
Dat hoge temperatuur supergeleiders een voorkeur hebben voor bepaalde
richtingen in het materiaal, is bekend. Maar helemaal symmetrisch,
zoals altijd is aangenomen, is die voorkeur niet. Nieuwe metingen van
de Universiteit Twente en IBM laten asymmetrie zien: de ene richting
is populairder dan de richting die er loodrecht op staat. Deze
uitkomst helpt bij het verklaren van de werking van hoge temperatuur
supergeleiding -dit voorjaar precies 20 jaar geleden ontdekt maar nog
altijd niet goed begrepen- en de gevonden hoekafhankelijkheid kan ook
leiden tot nieuwe toepassingen. Prof.dr.ir. Hans Hilgenkamp en zijn
collega's (MESA+, Lage Temperaturen) laten dit zien in de maart-editie
van het blad Nature Physics. In zijn intreerede als hoogleraar
Condensed Matter Physics and Devices gaat Hilgenkamp verder in op de
zoektocht naar de werking van deze supergeleiders: over hypes en echte
resultaten. Hilgenkamp houdt zijn oratie op 9 maart.
Voor de nieuwe metingen maken Hilgenkamp en zijn collega's dankbaar
gebruik van een opvallend fenomeen: het magneetveld dat spontaan
ontstaat als een hoge temperatuur supergeleider en een lage
temperatuur supergeleider onder een hoek met elkaar worden verbonden
en voldoende worden afgekoeld. "Fascinerend", aldus Hilgenkamp in zijn
oratie. "Je doet er verder niets mee, legt geen stroom aan, koelt ze
alleen af totdat ze allebei supergeleidend zijn. En dan ontstaat
precies in die hoek spontaan een magneetveld."
Ringetjes
Door een groot aantal ringetjes te maken waarin de hoek tussen beide
supergeleidende materialen wordt gevarieerd, kunnen de onderzoekers
meten bij welke hoek er wèl een spontaan magneetveld ontstaat en bij
welke hoek niet. Daarnaast kan nauwkeurig de grootte van het
magneetveld worden bepaald. Het resultaat levert gedetailleerde
informatie op over de golf-symmetrie, een van de meest basale
eigenschappen van de supergeleidende toestand. Voor het meten van de
magneetvelden is een uiterst gevoelig instrument gebruikt, een
scanning SQUID microscoop.
Het ringetje bestaat uit de hogetemperatuur supergeleider
yttrium-barium-koperoxide (YBCO) en de lage temperatuur supergeleider
Niobium (Nb). In het centrum ontstaat spontaan een magneetveld. Er
zijn 72 ringetjes gemaakt waarbij de hoek is gevarieerd.
Er zijn twee parameters die de golfsymmetrie beschrijven, de amplitude
en de fase. Beide zijn nu met verschillende technieken gemeten, in
beide gevallen met dezelfde onverwachte, resultaten. Afgelopen
december publiceerden Hilgenkamp e.a. in Physical Review Letters de
amplitude metingen, in de nieuwe publicatie maken de fase-metingen het
plaatje compleet. Beide studies haalden de voorpagina's van de
betreffende tijdschriften.
Hype
De meetresultaten kunnen helpen bij het verklaren van de werking van
hoge temperatuur supergeleiding. Het is dit voorjaar precies twintig
jaar geleden ontdekt, maar nog niet goed begrepen. Hilgenkamp,
destijds zelf eerstejaars student natuurkunde en gegrepen door de
ontdekking: "Destijds was het een echte hype, met de meest
futuristische voorspellingen, vooral van mensen die weinig inzicht
hadden in de materie of voorbijgingen aan de complexiteit van de
materialen waar het om ging. Juist in de beheersing van de materialen
en in fundamentele studies is heel veel vooruitgang geboekt in de
afgelopen twintig jaar. En als we het mechanisme beter begrijpen
kunnen we de eigenschappen van supergeleiders verder verbeteren en
wellicht materialen vinden die bij nog hogere temperaturen
supergeleidend worden. Wie weet, uiteindelijk, bij kamertemperatuur."
Daarnaast is het fenomeen van de spontaan optredende magneetvelden
wellicht geschikt voor ultrasnelle informatietechnologie.
Hoge temperatuur supergeleiders zijn materialen die hun elektrische
weerstand verliezen bij relatief hoge temperaturen. Waar de klassieke
supergeleider moet worden afgekoeld tot nabij het absolute nulpunt,
worden deze materialen al supergeleidend bij de relatief hoge
temperatuur van vloeibaar stikstof.
Het onderzoek beschreven in Nature Physics is verricht aan het MESA+
Institute for Nanotechnology van de Universiteit Twente en het IBM
Watson Research Center in New York.
Noot voor de pers:
Prof.dr.ir. Hans Hilgenkamp houdt zijn intreerede op 9 maart om 16h00
in gebouw Spiegel op de campus van de Universiteit Twente. De
redetekst is op aanvraag beschikbaar, Het beschreven artikel staat in
de maart-editie van Nature Physics, www.nature.com/nphys en kan op
verzoek toegestuurd worden.
Contactpersoon voor de pers: ir. Wiebe van der Veen, tel (053)
4894244, email w.r.vanderveen@utwente.nl
Laatst gewijzigd op 08-03-2006 11:36:27 door Webmaster
Universiteit Twente