Wetenschappers hebben bewijs gevonden dat een tamelijk mysterieuze staat verhindert dat materialen als supergeleiders kunnen functioneren op hoge temperaturen. Deze zogenaamde pseudogap lijkt elektronen te ‘stelen’ die nodig zijn voor supergeleiding.
Het onderzoek is uitgevoerd door de Stanford University en het Ministerie van Energie in de Verenigde Staten. In het lab werd koperoxide, dat op relatief hoge temperaturen kan functioneren als supergeleider, onderworpen aan een serie experimenten. Door te kijken naar de positie van de elektronen die nodig zijn voor supergeleiding probeerde men te onderzoeken of er een fenomeen is dat supergeleiding op hoge temperaturen verhindert.
Met een techniek die de naam angle-resolved photoemission spectroscopy draagt werden elektronen uit hun positie in de koperoxide verwijderd waarna de wetenschappers keken waar zij heengingen. Het is bekend dat bij supergeleiding elektronenparen worden gevormd die min of meer zonder weerstand door het materiaal kunnen bewegen, om zo elektriciteit te geleiden.
De wetenschappers observeerden in hun experimenten dat elektronen in koperoxide bij hogere temperaturen niet alleen worden ingezet voor supergeleiding, maar ook worden ‘opgeslokt’ door een fenomeen dat de pseudogap wordt genoemd. In deze mysterieuze staat van het materiaal zijn de elektronen niet langer beschikbaar voor supergeleiding. Ondanks het optreden van het fenomeen is nog steeds niet duidelijk waar het door veroorzaakt wordt.
Omdat het fenomeen van de pseudogap vooral optreedt bij relatief hogere temperaturen lijkt dit een beperkende factor voor het gebruik van supergeleidende materialen te zijn. Vooralsnog moeten supergeleiders afgekoeld worden tot ver onder nul graden Celcius om efficiënt elektriciteit te geleiden: pas dan kunnen elektronen zonder weerstand door een materiaal bewegen. Veel wetenschappers doen onderzoek naar supergeleiding bij kamertemperatuur. Twee jaar geleden claimden Duitse wetenschappers een doorbraak met grafiet, maar deze bevindingen zijn nog niet geverifieerd.
Volgens de wetenschappers van de Stanford University bieden de experimenten aanknopingspunten voor vervolgonderzoek. Of de vondsten uiteindelijk leiden tot het opzetten van supergeleiders op kamertemperatuur zal echter nog moeten blijken. Er zijn namelijk nog andere natuurkundige fenomenen die mogelijk supergeleiding op hogere temperaturen verhinderen.
