Onderzoekers van het Max Planck Institute for Chemistry in Mainz zijn erin geslaagd om een materiaal te ontwikkelen dat bij slechts -23 graden Celsius supergeleidend wordt.
Hoe goed een materiaal ook elektriciteit geleidt, er is altijd enige elektrische weerstand. Tenzij je supergeleidende materialen gebruikt. Maar er is wel een probleempje: supergeleidende materialen werken alleen bij extreem lage temperaturen, tot ver onder de 200 kelvin (circa -73 graden Celsius).
Gelukkig hebben onderzoekers van het Duitse Max Planck-instituut een nieuw record gevestigd op het gebied van supergeleiding: het materiaal lanthaanhydride krijgt al supergeleidende eigenschappen bij slechts -23 graden Celsius. Om dat voor elkaar te krijgen, plaatsten de onderzoekers lanthaan en waterstofgas in een drukkamer en persten de materialen samen onder intens hoge druk. Hierdoor ontstond het materiaal lanthaanhydride (LaH10). Vervolgens koelde het team het materiaal af en ontdekte dat bij de relatief hoge temperatuur van -23 graden Celsius de elektrische weerstand tot nul daalde.
Lees ook:
Toevallige ontdekking
“Supergeleiding is een van de meest bijzondere fenomenen in de natuurkunde”, mailt Twents hoogleraar magneetnatuurkunde Hans Hilgenkamp. “Supergeleiders kunnen elektrische stroom geleiden zonder weerstand en dat erg handig voor bijvoorbeeld energiezuinige stroomkabels, supersterke magneten, ultrasnelle elektronica en heel gevoelige sensoren. De MRI-scanners in het ziekenhuis werken bijvoorbeeld met supergeleiders en dat geldt ook voor magneten in een deeltjesversneller of een kernfusiereactor.”
Supergeleiding werd op 8 april 1911 per toeval ontdekt door de Nederlandse natuurkundige Heike Kamerlingh Onnes. De wetenschapper liet in zijn laboratorium het vloeibare metaal kwik steeds verder afkoelen. Toen het kwik een temperatuur van 4,2 graden Kelvin (ongeveer -269 graden Celsius) bereikte, viel de weerstand plotseling volledig weg. Sindsdien hebben wetenschappers over de hele wereld gewerkt aan het verhogen van de temperatuur waarbij materialen in supergeleiders veranderen. Hilgenkamp: “Een grote verrassing kwam in 1986-1987, toen supergeleiding werd gevonden bij temperaturen boven die van vloeibaar stikstof (-196 graden Celsius). Vanaf die tijd vraagt men zich af welke hoge temperatuur er nog meer mogelijk is en of er zelfs supergeleiding bij kamertemperatuur zou kunnen optreden.”
Record verbroken
Een paar jaar geleden werd een nieuw record bereikt van zo’n -70 graden Celsius in waterstofsulfide (H2S, het gas dat naar rotte eieren ruikt), toen het onder hoge druk werd gezet. Hilgenkamp: “Nu is dat record dus verbroken met lanthaanhydride en komt men wel erg dicht bij kamertemperatuur. De onderzoekers denken dat er nog meer mogelijk is en dat het realistisch is te verwachten dat de magische grens van kamertemperatuur kan worden doorbroken.”
“Nadeel is van de nieuwe supergeleiders is weer dat ze het alleen doen onder extreem hoge druk, en dat is een groot obstakel voor praktische toepassingen. Het belangrijkste is nu dat we leren van deze materialen hoe de hogetemperatuursupergeleiding (HTS) tot stand kan komen, zodat we gerichter op zoek kunnen gaan naar materialen die ook bij dergelijke hoge temperaturen kunnen supergeleiden, maar dan zonder de hoge druk.”
Het onderzoek is gepubliceerd in Nature.
Bronnen: Nature, Max Planck, New Atlas, Gizmodo
Beeld: American Superconductor Corp
Ben je geïnteresseerd in de wereld van wetenschap & technologie en wil je hier graag meer over lezen? Bestel dan hier ons nieuwste nummer. Abonnee worden? Dat kan hier!