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

> Energiezuinige AI detectee...
> TU Delft-onderzoekers tele...
Toon volledig overzicht

Column / Opinie

Wat doet 'overshoot' in de meet- en regeltechniek

Smart!

De meeste dromen zijn bedrog, maar als ik wakker word naast jou dan………

Toon alle columns / opinies

Advertorial

Webinar: Uw machine veilig online verbinden
Machines veilig verbinden met het internet voor maximale beschikbaarheid. Bekijk het webinar en krijg direct inzicht in de verschillende methoden om uw machine 'connected' te krijgen. 
Lees verder >>  

Sponsored content

Noviteiten van Schurter voor industriële automatisering     
Het aanbod van TME op het gebied van oplossingen voor industriële automatisering bestaat uit producten van vele fabrikanten, zodat klanten altijd een oplossing kunnen vinden die het beste past bij hun eisen en hun budget. In de catalogus zijn ook producten van de Zwitserse Schurter Groep opgenomen. Haar portefeuille is onlangs verrijkt met twee series producten uit de groep voedingsconnectoren en ontstoringsfilters. Wij nodigen u uit kennis te maken met het aanbod aan modules DD11 en filters MAB NEO.

Lees meer >>

Advertorial

Bestel nu uw ticket productronica 2021!
Van 16 tot en met 19 november 2021 vindt in München productronica, de internationale vakbeurs voor de ontwikkeling en productie van elektronica plaats.
Bestel hier uw toegangskaarten!

Advertorial

Koop een Fluke, ontvang een gratis Fluke
De juiste tools helpen om sneller en veiliger te meten. Bestel uw Fluke-instrument via een erkende distributeur en ontvang een gratis Fluke op basis van de aankoopwaarde. Aanbieding loopt af op 15 december 2021.

Lees meer >>

Bedrijf in beeld

Bent u voldoende vertrouwd met PCB-ontwerp?

AVE Added Value Electronics

Vacatures

TNO - Eindhoven
Senior system consultant at ESI
As a consultant operating from industry labs at high-tech giants, you bridge the gap between business needs and system innovation. Your share insights that you gain during your research with industrial partners and science. As a senior person in a project team, you have a leading role in the technical course of the project and determine the overall direction together with the project manager. We look forward to hearing your ideas.
Read more >>

Technomed - Maastrich Aachen Airport
(Junior) Product Development Engineer
As (Junior) Product Development Engineer, you will optimize the design of medical devices such as needle or patch electrodes and EEG cups, and create customer-branded products. You will work closely with the Marketing & Sales and Operations departments to manage the product development of private labelling from customer request to implementation into production. You will be required to document properly and work together with Quality and Regulatory Affairs to ensure compliance to medical device standards and regulations.
Read more >>

Shell Moerdijk
Onderhoudsmonteur / Technicus E&I 
Als Onderhoudstechnicus ben je verantwoordelijk voor het veilig en milieubewust uitvoeren van de onderhoudswerkzaamheden in onze werkplaatsen en fabrieken in de dagdienst. En houd je je bezig met het opnemen, coördineren, voorbereiden, organiseren en controleren van meet- en regeltechnische installaties.
Meer informatie >>

Applied Micro Electronics (AME) - Eindhoven
Team Leader Production Engineering
As Team Leader Production Engineering, you lead a team of 12 Production Engineers. Through developing and maintaining manufacturing processes, workflows and equipment, the team enables the operations department to achieve its goals and satisfy customer's needs. Read more >>  

ROCKWOOL - Roermond
Operator in ploegendienst
Beschik jij over een "Can-Do" mentaliteit, heb je technische affiniteit en voel jij je thuis in een productieomgeving waarin je jouw mouwen kunt opstropen? Als Operator bij Rockwool krijg jij de ruimte om het beste uit jezelf te halen en de vrijheid om dat zoveel mogelijk naar eigen inzicht te doen. Sterker nog: dat wordt van je verwacht!
Lees meer >>
 
ASML - Veldhoven
Experienced Electrical Connectivity Design Engineer
Are you triggered by the engineering of electrical connectivity and layout solutions for high-tech products? And do you have excellent communication skills, combined with a high level of discipline? You'd better contact us today ! As an Experienced Electrical Connectivity Design Engineer, you are defining, realizing, qualifying, managing and maintaining various electrical concepts and products for both existing and new ASML products.

advertorial

Combineert ergonomie met veiligheid

lees e-totaal digitaal

Lees hier de meest recente editie van e-totaal magazine!
U scrollt eenvoudig door de verschillende artikelen en via de actieve hyperlinks komt u direct in contact met de verschillende leveranciers en adverteerders.

Veel leesplezier!

Wilt u de papieren editie gratis ontvangen, vul dan uw gegevens in via het contact formulier .

Advertorials

RS Components Nederland:
De rol van sensoren in IIoT - Sensoren zijn een sleuteltechnologie geworden. Lees in deze gratis whitepaper alles over de cruciale rol van slimme sensoren in het Industrial Internet of Things en lees meer over IIoT op de themapagina van RS Components.

Transfer Multisort Elektronik:
Hoe meet ik stroomverbruik - kom te weten hoe u zelf uw stroomverbruik thuis kunt meten!

RS Components Nederland:
Tussen leverancier en klant
RS Components is meer dan een webshop

Transfer Multisort Elektronik:
DC-spanningsomvormer - welke te kiezen?

Binder Nederland B.V.:
M16-connectoren
De perfecte oplossing voor toepassingen die veel contacten vereisen

Acal BFi:
5G voor uw project?
5G is er, maar wanneer kunnen we echt beginnen?

Transfer Multisort Elektronik:
Optische kabel - alles wat u moet weten

RS Components Nederland:
Als de winkel om de hoek
RS Components neemt veel werk uit handen

Transfer Multisort Elektronik:
Leds voor sterilisatie met UV-C-licht

Volg e-totaal

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.

Agenda

Klik hier voor de complete agenda.