Supergeleiders zijn kieskeurig.
Dat is het probleem. Je krijgt geen elektrische weerstand, ja, maar je moet het materiaal omkopen met extreme koude of verpletterende druk, of een cocktail van beide. Stel je voor dat je een diamanten aambeeld in je kofferbak plaatst om een EV van stroom te voorzien. Het verslaat het doel.
Nu zien de zaken er echter anders uit.
Natuurkundigen van de Universiteit van Houston hebben zojuist een record verbroken. Ze hebben een supergeleider overgehaald om te werken bij -122,15 Celsius. Klinkt koud? Het is levendig. Maar vergeleken met de vrijwel absolute nulbasislijn is het praktisch broeierig.
Het vorige record voor supergeleiding bij omgevingsdruk stond sinds 1993 op naam van een mengsel van kwik, barium en calciumoxide. Het bereikte een top van -140 graden Celsius. Deze nieuwe batch? Ruim 20 graden hoger.
Knijp erin om het los te laten
Dus hoe deden ze het?
Ze misbruikten het.
Het team nam Hg1223 – een cuprate-supergeleider bedekt met koperoxide, kwik en calcium – en perste deze in een diamanten aambeeld. Moeilijk. Tot 30 gigapascars. Dat is bijna 300.000 keer de luchtdruk op zeeniveau.
Toen lieten ze los. Snel.
Dit protocol, genaamd Pressure-quenching, vangt het materiaal op in een metastabiele toestand.
Denk aan een diamant. Het is koolstof die wordt blootgesteld aan de aardkorst, maar zodra je het naar de oppervlakte brengt, springt het niet meer terug in grafiet. Het blijft moeilijk. Het blijft vastzitten in zijn hogedrukgeometrie.
Hg1223 gedraagt zich op dezelfde manier. Wanneer je de druk onmiddellijk loslaat, kunnen de atomen niet meer ontspannen naar hun normale lay-out. Er vormen zich kleine defecten. Deze defecten zorgen ervoor dat de supergeleidende elektronen blijven dansen, zelfs als de druk terugkeert naar het alledaagse niveau.
‘Nu dit materiaal bij normale druk nog steeds supergeleidend is, kunnen wetenschappers het bestuderen met algemeen beschikbare instrumenten’, zegt Hua Zhou van het Argonne National Lab.
Geen diamanten aambeelden meer voor elk experiment. Gewoon normale laboratoriumapparatuur.
De vangst is er nog steeds
Raak niet te opgewonden.
Er zijn supergeleiders die werken bij warmere temperaturen. Lanthaandecahydride werkt bij -13 graden Celsius. Die temperatuur haal je in een thuisvriezer.
Maar u kunt in uw garage geen 190 gigapascal druk genereren. Dat zijn de niveaus van squeeze van de buitenste kern van de aarde. Die afweging blijft dus bestaan: warm, maar verpletterend duur voor energie. Of koud (-122 Celsius) maar normale druk.
Hg1223 wint de drukloterij, maar verliest de warmteloterij.
Waarom maakt het uit?
Omdat we nu een monster hebben om mee te spelen waarvoor geen speciale geologische omstandigheden nodig zijn om te observeren. We kunnen bestuderen hoe het werkt. We zouden kunnen leren hoe we de laatste keten die deze materialen aan de diepvries bindt, kunnen doorbreken.
Supergeleiders op kamertemperatuur kunnen een revolutie teweegbrengen in de energienetwerken. Direct opgeladen auto’s. Magnetische levitatie waarvoor geen kathedraal van magneten nodig is.
Wij zijn er nog lang niet.
Het onderzoek komt terecht in Proceedings of the National Academy of Sciences. Het is een stap.
Eén kleine, bevroren, lichtjes onder druk staande stap.
Zijn we dichtbij genoeg om er zorg voor te dragen?
Misschien.
Of misschien wachten we gewoon op de juiste soort druk.
