‘Supergeleider ver boven kamertemperatuur bereikt’

Geschreven door

Moises van der Vlis

Gecontroleerd door

Geoff

Bijgewerkt op

30 april 2023

[addtoany] ×

Een supergeleider blijkt zelfs mogelijk bij temperaturen tot meer dan 250 graden Celsius. Dat claimt een groep onderzoekers in een nog niet peer-reviewed paper op ArXiv.

Waarom is supergeleiding belangrijk?

Supergeleiding betekent dat de elektrische weerstand in een materiaal helemaal wegvalt. Laten we zeggen dat je een gesloten lus van 1000 kilometer draad hebt van een supergeleidend materiaal. Als hier eenmaal een stroom in is opgewekt, dan blijft deze stroom tot de eeuwigheid doorgaan.

Een duidelijk eerste voordeel van supergeleiding is daarmee dat je geen stroomverlies meer hebt door elektrische weerstand. Dat scheelt in een stroomkabel natuurlijk enorm veel energie. Naar schatting raken we ongeveer 7% van alle elektriciteit kwijt door het elektrische weerstand in het stroomnet.

Daarom gebruiken we ook graag supergeleiders om extreem sterke magneten te kunnen maken. In een MRI-scanner in een ziekenhuis zitten daarom supergeleiders. Als we in staat zijn om supergeleiding op kamertemperatuur te bereiken, kunnen we bijvoorbeeld uitvindingen zoals zweeftreinen goedkoop en energiezuinig laten werken.

Pas nu gericht zoeken naar supergeleider

De ontdekking van supergeleiding door Heike Kamerlingh Onnes in 1911, in kwik, was een toevallige ontdekking. Ook met de ontdekking van andere supergeleidende materialen was dit eerder een kwestie van geluk dan wijsheid. Pas de laatste jaren beginnen natuurkundigen goed te begrijpen waarom sommige materialen supergeleidend zijn en andere niet. Dit komt omdat computers veel krachtiger zijn dan vroeger, waardoor we veel nauwkeuriger kunnen simuleren.

Ook is er veel theoretisch werk gedaan waardoor we nu veel betere theorieën hebben. Vooral materialen waarin waterstof onder zeer hoge druk voorkomt, blijken veelbelovend te zijn.

Lanthaanhydrides blijken supergeleidend tot ver boven het kookpunt

In dit nieuwe onderzoek hebben de onderzoekers gekeken naar lanthaanhydrides. Dat zijn chemische verbindingen tussen het zeldzame aardmetaal lanthaan en waterstof. Onder zeer hoge drukken, rond de 180 gigapascal (1,9 miljoen maal de luchtdruk op aarde) blijken bepaalde verbindingen, zoals LaH10, supergeleider te worden. Deze extreem hoge druk kan je alleen bereiken, door het materiaal met een zware pers tussen twee diamanten samen te persen.

In dit onderzoek beweren de onderzoekers er in te zijn geslaagd een nieuw materiaal dat supergeleiding vertoont, te hebben gevonden. Dit is een materiaal op basis van lanthaan en ammoniumboraan (NH₃BH₃), dat in verschillende stappen supergeleidend wordt op kamertemperatuur (21 graden). De aanvangstemperatuur werd in vervolgexperimenten verhoogd van 21 graden tot 283 graden Celsius, voor de experimenten moesten worden beëindigd (de epoxy waarmee het elektrische circuit vast zat, bleek niet bestand tegen deze hoge temperaturen).

Nog geen direct praktisch nut, maar een stap in de goede richting

Experimenteel bewijs dus voor supergeleiding op temperaturen ver boven kamertemperatuur, zij het bij zeer hoge drukken. Erg praktisch zijn deze hoge drukken natuurlijk niet, maar ze laten zien dat het mogelijk is om ook bij kamertemperatuur supergeleiding te bereiken. Mogelijk vinden we een materiaal, waarbij geen hoge drukken nodig zijn om het bij kamertemperatuur supergeleidend te krijgen. Hun artikel is toegankelijk via de gratis prepress server ArXiv via deze link.