211service.com
Supergeleiding bij kamertemperatuur geclaimd voor cuprates
Als het gaat om supergeleiding, hebben natuurkundigen meestal drie afzonderlijke bewijselementen nodig om de bewering te bevestigen. Ten eerste moet een materiaal geen weerstand hebben. Ten tweede moet het materiaal het Meisner-effect vertonen door een extern magnetisch veld te reflecteren. En tot slot moeten deze effecten bij een bepaalde kritische temperatuur aanslaan.
In de meeste supergeleidende materialen vinden de overgang naar nulweerstand en het Meisner-effect plaats bij dezelfde kritische temperatuur. Maar de afgelopen jaren hebben sommige natuurkundigen enkele cuprates gevonden waarin de overgang naar nulweerstand plaatsvindt bij een lagere temperatuur dan het Meisner-effect.
Dus bij lage temperaturen werkt de cuprate als een normale supergeleider. Naarmate de temperatuur stijgt, gaat het door een eerste overgang en verliest het zijn nulweerstand terwijl het Meisner-effect behouden blijft. Als de temperatuur verder stijgt, gaat het door een tweede overgang waarin het Meisner-effect verdwijnt en het materiaal een gewone geleider wordt. In ondergedoteerd yttrium-bariumkoperoxide (YBCO) vindt de eerste overgang plaats bij 85K, terwijl de tweede bij meer dan 200K.
Maar aangezien beide effecten manifestaties zijn van supergeleiding, hoe kan dit dan?
Vandaag hebben Vladimir Kresin van het Lawrence Berkeley National Laboratory en Stuart Wolf van de Universiteit van Virginia een theorie naar voren gebracht. Ze denken dat deze cupraten bestaan uit twee componenten met verschillende overgangstemperaturen: de component met de hogere overgangstemperatuur vormt eilanden in een matrix met een lagere overgangstemperatuur.
Dat verklaart waarom het materiaal twee overgangstemperaturen heeft, zeggen ze. Onder 85K zijn beide componenten supergeleiders. Maar naarmate de temperatuur boven 85K stijgt, wordt de matrix een conventionele geleider die eindige weerstand introduceert. De eilandcomponent behoudt echter zijn supergeleiding.
Daarom laten metingen aan het stortgoed een eindige weerstand zien, maar ook het Meisner-effect.
Wat interessant is aan de eilandcomponent, is dat het een supergeleider moet zijn bij temperaturen boven 200K, mogelijk wel 250K. Dat is kamertemperatuur.
Dat roept een voor de hand liggende vraag op: wat is het verschil tussen de eilandcomponent en de matrixcomponent? Kresin en Wolf weten het niet, maar ze doen een suggestie. Supergeleiders zijn buitengewoon gevoelig voor de mix van atomen waaruit ze zijn samengesteld. Hun idee is dat de hoge temperatuur eilanden worden gevormd waar atomaire isotopen de materiaaleigenschappen subtiel veranderen.
Hoe een isotoop dit precies kan doen, is niet duidelijk. Maar Kresin en Wolf zeggen dat één experiment heeft aangetoond dat de vervanging van O-18 door O-16 in een andere cuprate de tweede overgangstemperatuur dramatisch verhoogt.
Dat is potentieel spannend. In feite zeggen deze jongens dat ze een supergeleider op kamertemperatuur hebben ontdekt, zij het een die werkt in een supergeleider met een lagere temperatuur. Of deze materialen kunnen worden geïsoleerd zodat het effect in een op zichzelf staand bulkmateriaal verschijnt, zal een belangrijke vraag zijn om te onderzoeken.
Deze jongens zullen echter wat meer werk moeten doen om alle anderen te overtuigen. Het gebied van supergeleiding is bezaaid met meldingen van supergeleiders bij hoge temperaturen die later moeilijk of onmogelijk te reproduceren bleken te zijn. Onderzoekers hebben zelfs een naam voor deze bevindingen: USO's - niet-geïdentificeerde supergeleidende objecten.
Een paar jaar geleden hebben we gekeken naar de bewering van Kresin dat hij had gevonden: aluminium nanoclusters die supergeleiden bij 200K . We hebben sindsdien niets meer gezien.
Kresin en Wolf zeggen dat ze van plan zijn verder onderzoek te doen. Als we meer horen van hen of anderen die hun werk hebben herhaald, zullen we weten dat deze beweringen iets hebben. Zo niet, dan moeten we het opschrijven als een andere USO.
Referentie: arxiv.org/abs/1109.0341 : Inhomogene supergeleidende toestand en intrinsieke Tc : Supergeleiding bij kamertemperatuur in de cuprates