Supergeleiders nu in het groot

Onderzoekers van de Universiteit van Houston, Texas, melden een doorbraak op het terrein van de supergeleiding. Een team onder leiding van Paul Chu heeft een procede ontwikkeld waarmee de produktie op grote schaal van flinke stukken supergeleidend materiaal mogelijk wordt (Nature, 24 mei). Supergeleiding is het verschijnsel dat bepaalde metalen plotseling geen enkele elektrische weerstand meer hebben. Het werd voor het eerst door Kamerlingh Onnes in 1911 waargenomen. Hij ontdekte dat sommige geleiders bij een temperatuur van ongeveer 273 graden onder nul (het absolute nulpunt) of enkele graden hoger geen enkele elektrische weerstand meer hadden.

Vier jaar geleden kwam het verschijnsel opnieuw in de belangstelling toen bleek dat het zich ook in bepaalde keramische materialen voordeed bij aanmerkelijk hogere temperaturen. De hoogste temperatuur waarbij sindsdien supergeleiding is waargenomen is 156 graden onder nul.

Het voordeel van een hogere temperatuur is vooral dat voor de koeling niet het dure helium gebruikt hoeft te worden, maar dat met het veel goedkopere vloeibare stikstof kan worden volstaan.

Supergeleidende materialen laten stroomdichtheden (stroomsterkten per doorsnede) toe tot vele duizenden amperes per cm. Met zulke materialen zijn zeer krachtige elektromagneten te bouwen. Zweeftreinen en generatoren met ongekend hoge rendementen zouden daarmee binnen bereik komen. Het bleek echter zeer moeilijk om de keramische materialen in de vereiste vormen en diktes te fabriceren. Tot meer dan een fragiel stukje materiaal kwam het niet.

Chu en de zijnen zijn er nu in geslaagd een staaf supergeleidend materiaal te fabriceren van 5 cm lang, een halve centimeter breed en 3 millimeter dik. Poedervormig yttrium-barium-koper-oxyde (YBaCu2O3, ook '123' genoemd) werd door een buisvormige oven gehaald en ontving een uitgebalanceerde verhitting waarbij het uiteindelijk tot sintering kwam. Van belang is dat na afloop de samenstellende korrels alle dezelfde orientatie bezitten. Chu claimt dat het door hem ontwikkelde procede continue fabricage van grotere stukken supergeleidend materiaal mogelijk maakt.

In een begeleidend artikel in Nature zegt supergeleidingsdeskundige Neil Alford van ICI dat er nog veel problemen zijn te overwinnen voordat er sprake kan zijn van kilometerslange kabels van supergeleidend materiaal. Hij betwijfelt of in grote stukken '123' wel zulke hoge stroomdichtheden worden gehaald. Een probleem is ook de glasachtige, broze structuur van het materiaal: het breekt makkelijk.