Grafeen wijst de weg naar supergeleiding bij kamertemperatuur

De huidige supergeleiders werken alleen in superkoude omstandigheden, in de buurt van het absolute nulpunt. Fysici spreken daardoor al van hoge-temperatuursupergeleiders als deze functioneren bij pakweg 140 graden onder nul, het huidige record.

Supergeleiders worden steeds vaker gebruikt in elektriciteitsnetwerken, deeltjesversnellers, medische apparatuur en transportmiddelen. Maar omdat de superkoeling gigantisch veel energie kost, kan de technologie maar moeilijk doorbreken.

Tot nog toe vormden zogenaamde cupraten – dat zijn complexe koperoxideverbindingen – de beste kandidaat voor supergeleiders bij hoge temperatuur, en in de natste dromen van fysici bij kamertemperatuur. Helaas slagen fysici er ondanks decennia van onderzoek maar niet in te achterhalen hoe de supergeleiding precies ontstaat op microscopisch niveau. Dat komt mede doordat cupraten zeer ingewikkelde stoffen zijn waarmee het ook nog eens lastig werken is – om ze ook maar een beetje te kunnen bestuderen moeten ze bijvoorbeeld in een krachtig magnetisch veld worden geplaatst.

Maar is er hoop, want Amerikaanse fysici hebben nu dankzij een toevallige ontdekking het onderzoek naar dit soort ‘onconventionele’ supergeleiding nieuw leven ingeblazen. Ze zagen tot hun grote verrassing dat twee laagjes grafeen plots supergeleidend worden als ze volgens een welbepaalde, ‘magische’ hoek zijn gepositioneerd ten opzichte van elkaar geplaatst – een hoek van welgeteld 1,1 graad.

Ook deze ‘grafeensandwich’ moet worden supergekoeld om alle weerstand te laten wegvallen, maar dat doet volgens de onderzoekers geen afbreuk aan het belang van hun ontdekking. Het belangrijkste is immers dat ze nu een materiaal ter beschikking hebben dat mogelijk op krek dezelfde manier supergeleidend wordt als de mysterieuze cupraten. En omdat het met grafeen – microscopisch kippengaas van één koolstofatoomlaag dik dat sterker is dan staal – veel gemakkelijker werken is, hopen de fysici in de komende maanden een definitieve doorbraak te forceren en voor eens en voor altijd het geheim van supergeleiding bij hoge temperatuur te onthullen.