Aanvankelijk leek het materiaal uranium ditellurium nauwelijks over interessante eigenschappen te beschikken. Nu ontdekken fysici dat het een unieke supergeleider is.
Supergeleidend materiaal geleidt elektronen zonder enige weerstand. Ter vergelijking: de weerstand van koper, na zilver de beste geleider, zorgt over lange afstanden voor een verlies van twintig procent van het vermogen. Supergeleiding die ontstaat, weer verdwijnt en vervolgens weer opduikt heet ‘lazarus supergeleiding’, verwijzend naarm het bijbelse personage dat opstaat uit de dood. Amerikaanse fysici aanschouwden hun ‘mirakel’ toen ze uranium ditellurium in een steeds sterker magnetisch veld brachten. Dat is opmerkelijk, wat normaal gezien maken magnetische velden juist komaf met supergeleiding.
Per ongeluk ontdekt
'Dit materiaal bezit het potentieel om hét schoolvoorbeeld te worden van de supergeleider waar we al jaren naar zoeken' Johnpierre Paglione, onderzoeker aan de universiteit van Maryland
‘Uranium ditellurium bezit het potentieel om hét schoolvoorbeeld te worden van de supergeleider waar we al jaren naar zoeken. Wellicht heeft het nog meer verrassingen in petto’, zegt onderzoeker Johnpierre Paglione van de universiteit van Maryland. Zijn team ontdekte de eigenschappen van het materiaal eerder per toeval, toen één van de onderzoekers per ongeluk uranium ditellurium maakte in plaats van een ander materiaal. Het team besloot ermee te experimenteren, ook al had eerder onderzoek niets merkwaardigs opgeleverd.
De resultaten overtroffen ieders verwachtingen. Een paar maanden geleden bleek dat bij de supergeleiding van het materiaal zogenaamde ‘spin triplets’ betrokken waren. Dat betekent dat de ‘spin’ van gepaarde elektronen in dezelfde richting wijst. Bij de meeste supergeleiders wijzen de spins in een andere richting, waardoor een magnetisch veld hen gemakkelijk verstoort.
Kwantumcomputers
Triplets zijn veel beter bestand tegen magnetisme. Hoe resistent ze zijn, probeerden de onderzoekers te achterhalen door het magentisch veld steeds sterker te maken. Bij zo’n 35 tesla – een punt waarop de meeste supergeleiders het al lang opgegeven hebben – verdween ook bij uranium ditellurium de supergeleiding. In een nog sterker veld van 65 tesla, werd het materiaal echter opnieuw supergeleidend. ‘Dit materiaal verschilt op kwantummechanisch niveau van alle bekende supergeleiders. Ik denk dat het nog even duurt voor we begrijpen waarom’, vertelt onderzoeker Nicholas Butch. Wellicht is het materiaal zeer geschikt als accurate en robuuste component in de toekomstige kwantumcomputers.
