Radboud-onderzoekers vinden verband tussen magnetische trillingen en supergeleiding

Een internationaal team onder leiding van Radboud-natuurkundige Nigel Hussey heeft bewijs gevonden voor de rol van magnetische trillingen bij supergeleiding. Metingen in het Nijmeegse magnetenlab HFML-FELIX laten zien dat een sterkere wisselwerking samengaat met een hogere temperatuur waarbij de elektrische weerstand verdwijnt, meldt TW.nl. De bevindingen staan in Nature Physics.

Het onderzoek gaat over een groep koperoxiden waaraan extra elektronen zijn toegevoegd. De uitkomsten helpen verklaren hoe deze materialen stroom zonder energieverlies kunnen geleiden. Ze bieden nog geen volledige verklaring voor andere koperoxiden, die bij veel hogere temperaturen supergeleidend worden.

Metingen met sterke magneten

Chinese collega’s maakten voor het onderzoek een dunne laag van lantaan, cerium en koperoxide. Tijdens de opbouw veranderden zij geleidelijk de samenstelling. Zo konden de onderzoekers binnen één monster plekken vergelijken met verschillende temperaturen waarbij supergeleiding ontstaat.

Via elektrische contacten maten zij op meerdere plaatsen de weerstand. Bij HFML-FELIX varieerde het team vervolgens de temperatuur en de sterkte van het magneetveld om de achterliggende wisselwerkingen te onderzoeken.

Daaruit bleek dat verstrooiing van elektronen door zogeheten spinfluctuaties de grootste bijdrage leverde aan de gemeten weerstand. Spin is een eigenschap waardoor elektronen zich als kleine magneetjes gedragen. Veranderingen daarin kunnen helpen elektronenparen bijeen te houden. Hoe sterker die wisselwerking in het onderzochte materiaal, hoe hoger de temperatuur waarbij het supergeleidend werd.

Zoektocht naar tweede mechanisme

Sinds de ontdekking van supergeleidende koperoxiden in 1986 zoeken natuurkundigen naar een verklaring. Bij andere, veel koudere supergeleiders spelen trillingen in het kristalrooster een rol bij het vormen van elektronenparen. Die verklaring volstond niet voor koperoxiden.

Volgens Hussey is naast de magnetische trillingen nog een tweede mechanisme nodig om de hogere overgangstemperaturen van andere koperoxiden te verklaren. Het team wil achterhalen welk mechanisme dat is. Supergeleiders zijn onder meer van belang voor krachtige magneten, MRI-scanners en toekomstige elektriciteitsnetwerken.

Bron: TW.nl