Algemeen nieuws

< VorigeAfbeelding 1 van 1Volgende >

Metingen aan een supergeleider laten een scherpe overgang zien tussen een gewoon metaal en een zogeheten 'vreemd' metaal. Maar wat pas echt vreemd is: de overgang verliest die scherpte weer als de temperatuur daalt. Theoretisch natuurkundige Jan Zaanen, een van de auteurs van een Science-artikel: 'We hebben hier geen machinerie voor. Dit is iets dat alleen een quantumcomputer kan berekenen.'

Supergeleiders zorgen al ruim een eeuw voor verrassingen. In 1911 ontdekte Heike Kamerlingh Onnes in Leiden tot zijn verbazing dat kwik bij 4,2 Kelvin (ofwel 4,2 graden boven het absolute nulpunt van -273 graden Celsius) stroom geleidt zonder meetbare weerstand.

Pas in 1957 werd het verschijnsel verklaard, waarna in 1986 een nieuw type supergeleiding werd ontdekt in complexe koperoxides. Dit wordt hogetemperatuursupergeleiding genoemd; het houdt zelfs stand bij 'hoge' temperaturen van 92 Kelvin.

Supergeleiding bij kamertemperatuur zou ongekende technologische toepassingen inhouden, maar het verschijnsel onttrekt zich voorlopig aan een sluitende verklaring. En dat ligt niet aan het gebrek aan inzet van natuurkundigen, zoals theoretisch natuurkundige Jan Zaanen. Bij een publicatie in Science is Zaanen mede-auteur als huistheoreet.

Vreemd metaal
'Het wordt geacht als een bom in te slaan,' schrijft Zaanen over de publicatie, 'zelfs voor Science-maatstaven is dit niet run-of-the-mill.'

Sinds 1957 weten we dat supergeleiding ontstaat doordat de elektronen paren vormen die ongehinderd door het kristal kunnen zeilen. Dat gebeurt pas onder een kritische temperatuur Tc. Maar ook bóven die temperatuur vertonen hogetemperatuursupergeleiders al vreemd gedrag. In deze 'vreemd metaal'-fase gedragen de elektronen zich niet als grotendeels afzonderlijke deeltjes, zoals in normale metalen, maar als een soort collectief.

Sudi Chen en collega's van Stanford University onderzochten de overgang tussen gewoon en vreemd metaal in het supergeleidende koperoxide Bi(2212) met hulp van de techniek ARPES (Angle Resolved Photo-emission Spectroscopy). Daarbij schijnt intens UV-licht op de supergeleider, met een energie die elektronen uit het monster kan schieten. De energie en de impuls van zulke uitgewipte elektronen verraden vervolgens hoe de elektronen in het materiaal zich gedragen.

Water koken
Naast de temperatuur is daarbij het doping-gehalte een cruciale parameter. Door chemische fijnafstelling kan het aandeel vrij bewegende ladingsdragers in het materiaal gevarieerd worden, waardoor de eigenschappen veranderen.

Bij relatief warme temperaturen (iets boven de maximaal haalbare Tc) blijkt de overgang tussen vreemd en normaal metaal te liggen tussen een dopinggehalte van 19 en 20 procent. Bij die overgang, maten Chen en collega's, verspringt de energieverdeling van de elektronen abrupt. Zulke discontinue overgangen komen veel meer voor in de natuurkunde. Een voorbeeld is het koken van water: bij de overgang van water naar stoom maakt de dichtheid van water een forse sprong.

Maar het vreemde was dat de discontinuïteit verdwijnt als de temperatuur afdaalt tot in het supergeleidende gebied: geleidelijk verdwijnt de abrupte overgang, en verlopen de eigenschappen ineens vloeiend.

Grofvuil
'Hoe zit het nou? Volgens algemeen principe zou dat discontinue gedrag bij hoge temperatuur zich moeten vertalen in een discontinue overgang bij lage temperatuur', zegt Zaanen, 'Dat dit niet gebeurt is strijdig met elke berekening die tot nu toe gedaan is. De hele beschikbare theoretische machinerie van de natuurkunde faalt.'

Dit betekent dat de zogeheten 'quantumkritische overgang', tot nog toe een favoriet verklaringsmodel, bij het grofvuil kan. Die voorspelt een continue verloop van het ARPES-signaal als functie van doping.

Volgens Zaanen is dit alles duidelijke aanwijzing dat de vreemd-metaal-fase een gevolg is van quantumverstrengeling, de verknooptheid van de eigenschappen van quantummechanische deeltjes die ook van essentieel belang is voor quantumcomputers.

Quantumcomputer
Daarom is het gedrag vermoedelijk eigenlijk alleen goed te berekenen met een quantumcomputer, denkt Zaanen. Meer nog dan het het kraken van computerbeveiligingen of het doorrekenen van moleculen, is het vreemde metaal dé rekenopgave bij uitstek waarbij de quantumcomputer zijn voordeel ten opzichte van de klassieke computer kan laten zien.

De moraal, zegt Zaanen, is dat de oorsprong van supergeleiding in toenemende mate bijzaak geworden is. 'Na dertig jaar is het bewijs zich aan het opstapelen dat het bij hoge Tc -supergeleiding gaat om een radicaal nieuwe vorm van materie, die bepaald wordt door de consequenties van quantumverstrengeling in de macroscopische wereld.'

Bron: www.universiteitleiden.nl

Afdrukken | Mail door

Meer algemeen nieuws

> Yokogawa koopt Deense star...
> Hackers kunnen door beveil...
Toon volledig overzicht

Column / Opinie

Stikstof crisis, wat heb ik daar nu mee te maken?

Gaan we het fixen?

Covid-19 - Tijd om wakker te worden?

Toon alle columns / opinies

Advertorial

DC-voedingsconnectoren van Amass
Er zijn elektronische componenten die zelfs bij "niet-ingewijde" consumenten bekend zijn, en zeker elektronica-ingenieurs of technici. Deze elementen zijn zo normaal dat we er geen aandacht meer aan besteden, het komt zelfs nooit bij ons op om erachter te komen wie de producent is. Een bijzonder goed voorbeeld daarvan zijn de hoogstroomconnectoren (stekkers en contacten) XT30, XT60 en XT90 die meer dan bekend zijn door hun toepassing in uiteenlopende apparaten. Maar wie is in staat om de naam van hun producent te noemen? Lees verder

Corona-crisis

Ondernemersinformatie over de Corona-crisis
Speciaal voor ondernemers, bedrijven en zzp'ers is er specifieke informatie omtrent de Corona-crisis te vinden (over o.a. de verschillende pakketten aan noodmaatregelen die het kabinet getroffen heeft).
Websites met meer informatie:

• Rijksoverheid
• Brainport Eindhoven
• Kamer van Koophandel
• Coronavirus en internationaal ondernemen
• Belastingdienst
• mkb
• kvk
• vng
• vno-ncw
• Rijksdienst voor Ondernemend Nederland
• FEDA
• Koninklijke Metaalunie

Nieuwsbrief

Ontvang wekelijks het laatste nieuws uit uw vakgebied. Meld u hier aan voor de gratis nieuwsbrief. U wordt dan ook op de hoogte gehouden van het verschijnen van de nieuwe
e-zines.

Vacatures

EPO
Electricity contract management Specialist
The EPO is looking for a Electricity contract management Specialist. The unit ensures a reliable, safe, healthy and sustainable working environment. You will check the services provided by the main contractor in line with the EPO-internal corporate contract process to ensure quality from work preparation to execution. Want to know more? Click here!

AR Benelux B.V.
Technical Sales Engineer - Test & Measurement
In onze bijzondere omgeving zijn techniek en commercie de elkaar versterkende basisingrediënten. Ter uitbreiding van ons T&M team zijn we op zoek naar een nieuwe collega die in een dynamische omgeving de behoefte van de klant vertaalt naar een oplossing. Hierbij heb je vaak intensief contact met leverancier en klant.
Lees meer.

Advertorial

De industrie stuurt vandaag de dag de printontwikkeling steeds meer in de richting van ‘onconventionele' designs. Denk daarbij aan bijvoorbeeld Rigid-flex. Dat zijn hybride constructies van stijve PCB-segmenten in combinatie met flexibele tussenstukken. Dat geeft ruimte voor complexere constructies, miniaturisatie, gewicht- en volumereductie, flexibiliteit en een potentieel hogere kwaliteit.

Bedrijf in beeld

Bent u vodoende vertrouwd met PCB-ontwerp?

AVE Added Value Electronics

Agenda

Klik hier voor de complete agenda.