Je leest:

‘Warme supergeleiding’ wekt scepsis

‘Warme supergeleiding’ wekt scepsis

Auteur: | 21 september 2012

Voor supergeleiding, het totaal wegvallen van de elektrische weerstand in een materiaal, heb je normaal zeer lage temperaturen nodig. Duitse onderzoekers claimen deze week dat het met grafiet en water ook bij kamertemperatuur kan. Dat zou een enorme doorbraak zijn, met grote mogelijkheden voor energiebesparing. Áls het klopt, want natuurkundigen reageren sceptisch.

Het klinkt belachelijk eenvoudig. Voeg 100 milligram grafietpoeder toe aan 20 milliliter zuiver water. Laat dit onder regelmatig roeren 24 uur lang staan. Filter vervolgens het poeder eruit en laat dit een nacht drogen bij 100 graden Celsius. Wat je dan hebt? Een materiaal dat kan supergeleiden bij kamertemperatuur en warmer, althans dat claimt een Duitse groep onderzoekers van de Universiteit van Leipzig.

Een van de eigenschappen van supergeleiders is dat ze een magneetveld afstoten (bekend als het Meissner-effect). In de praktijk leidt dit tot magische zwevende magneten boven een supergeleider, zoals hier te zien.

Lage temperaturen

Supergeleiding is het fenomeen waarbij de elektrische weerstand onder een bepaalde temperatuur volledig verdwijnt. Meestal moet het daarvoor bijzonder koud zijn, nabij het absolute nulpunt (-273 °C). In de jaren tachtig bleek dat je ook supergeleiders kunt máken en dat deze pas bij veel hogere temperatuur hun weerstand verliezen.

Voor onze begrippen nog steeds bijzonder koud (het record staat op -135 °C), maar deze ‘hoge-temperatuur supergeleiders’ deden de hoop wekken dat het ooit bij kamertemperatuur zou moeten kunnen. Kabels die zonder weerstand elektriciteit vervoeren zouden enorme energiebesparingen kunnen geven. Tot op heden is dat een utopie gebleken. Wat niet meehelpt is dat het voor natuurkundigen nog altijd een raadsel is hoe die hoge-temperatuur supergeleiding precies optreedt.

Grafiet doteren

De Duitse onderzoekers zeggen nu het kunstje geflikt te hebben met grafiet. Van dit pure koolstofmateriaal – in gestapelde atoomlaagjes – staat bekend dat het kan supergeleiden, mits het gecombineerd wordt met een materiaal dat extra vrije elektronen levert, die voor meer geleiding zorgen. Bij dit proces, bekend als doteren, worden enkele atomen grafiet vervangen door een ander element, bijvoorbeeld calcium (calciumgrafiet supergeleidt bij -260 °C).

De punt van je potlood bestaat uit grafiet.
Wikimedia Commons

Op basis van eerdere studies vermoedde Pablo Esquinazi, de leider van het Duitse onderzoek, dat de supergeleiding in grafiet optreedt vanwege een ophoping van elektronen op het oppervlak tussen de koolstoflagen. Hij was benieuwd of hij door grafietpoeder – waarbij de losse korrels bij elkaar tot een groter oppervlak leiden – te doteren supergeleiding bij hogere temperaturen kon zien. Bij zijn eerste poging, met zuiver water, dacht Esquinazi beet te hebben.

Lijkt op supergeleiding…

Het met water bewerkte grafietpoeder bleek na in een magneetveld te zijn geplaatst magnetisme te vertonen, ook als het veld al uit was gezet. Dat kon wijzen op ferromagnetisme, de bekendste vorm van magnetisme die in ijzer of nikkel optreedt, of supergeleiding. Om uitsluitsel te geven varieerden ze de sterkte van het magneetveld en de temperatuur en zagen ze een grafiek ontstaan die sterk overeen kwam met die van hoge-temperatuur supergeleiders uit de jaren tachtig. De supergeleiding bleek zelfs tot boven de kamertemperatuur in stand te blijven.

Een MRI-scanner maakt gebruik van supergeleidende magneten.

Maar is het ook echt supergeleiding wat ze zien? Daar wringt de schoen. Ze zagen een eigenschap die op supergeleiding kan duiden, maar misschien wel de belangrijkste eigenschap, het geleiden van stroom zonder weerstand, hebben ze niet kunnen meten. Ze hebben het wel geprobeerd, maar daartoe moesten de korrels zo samengeperst worden dat het ‘supergeleidende’ effect verdween. Een andere eigenschap van supergeleiders, dat het magneetveld binnenin nul is, heeft het team ook niet kunnen bevestigen.

…maar meer bewijs is nodig

Dat Esquinazi’s team hier bewijs voor supergeleiding zegt te zien is dan ook een claim die te ver gaat, vindt Alexander Brinkman, hoogleraar quantumtransport aan de Universiteit Twente. Brinkman zegt regelmatig claims van supergeleiding bij kamertemperatuur voorbij te zien komen, die ook net zo vaak onwaar blijken te zijn. Hij blijft voorlopig dan ook ‘gezond sceptisch’. “Héél misschien is dit supergeleiding, maar het neemt niet weg dat de effecten die ze zien zeker de moeite waard zijn om meer aandacht te geven.”

Natuurkundigen die in andere media reageren delen die mening. Dat het onderzoek in een wetenschappelijk tijdschrift (Advanced Materials) gepubliceerd staat geeft meer gewicht aan de claim, maar voor echt bewijs is het zaak dat andere onderzoekers de proef herhalen. Dat de Duitsers in hun artikel al een toekomstbeeld schetsen waarin ‘supergeleidende apparaten onverwachte voordelen zullen bieden voor de maatschappij’ lijkt daarom nog ietwat voorbarig.

Bron:

T. Scheike e.a., Can Doping Graphite Trigger Room Temperature Superconductivity? Evidence for Granular High-Temperature Superconductivity in Water-Treated Graphite Powder, Advanced Materials (5 september 2012, online) doi:10.1002/adma.201202219

Lees meer op Kennislink over supergeleiding:

Oeps: Onbekende tag `feed’ met attributen {"url"=>"https://www.nemokennislink.nl/kernwoorden/supergeleiding/index.atom", “max”=>"5", “detail”=>"minder"}

Meer over supergeleiding op Wetenschap24:

Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 21 september 2012
NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.