Na 40 jaar vinden onderzoekers in Nijmegen belangrijke sleutel tot supergeleiding

In dit artikel:

Een internationaal team onder leiding van natuurkundige Nigel Hussey van de Radboud Universiteit heeft een belangrijk deel van het mysterie rond hogetemperatuursupergeleiding opgehelderd. Bij supergeleiding verdwijnt de elektrische weerstand volledig, waardoor stroom zonder energieverlies kan lopen. Vooral koperoxiden vormen al sinds hun ontdekking in 1986 een theoretisch probleem, omdat ze bij veel hogere temperaturen supergeleidend worden dan traditionele metalen en de bestaande verklaring daarvoor tekortschiet.

De onderzoekers bestudeerden een extreem dunne film van lantaan-, cerium- en koperoxide, die geleidelijk van samenstelling veranderde. Daardoor had één monster verschillende kritische temperaturen. In het Nijmeegse magnetenlab HFML-FELIX maten ze onder uiteenlopende temperaturen en zeer sterke magneetvelden hoe de elektrische weerstand veranderde.

Uit de metingen bleek dat elektronen vooral worden verstrooid door spinfluctuaties: voortdurend veranderende magnetische eigenschappen van elektronen. De sterkte van deze wisselwerking bleek direct samen te hangen met de kritische temperatuur. Dat ondersteunt het idee dat spinfluctuaties als een soort lijm werken die elektronenparen bijeenhoudt en zo supergeleiding mogelijk maakt.

Het onderzoek, gepubliceerd in Nature Physics, verklaart echter nog niet alles. Sterkere spinfluctuaties zijn onvoldoende om de hoogste kritische temperaturen van andere koperoxiden te verklaren. Volgens de onderzoekers moet daarom nog een tweede mechanisme bestaan, waarvan de aard nog onbekend is.