'Eenzame' golf verklaring voor hoge-temperatuur supergeleider?
Bijna twintig jaar na de ontdekking van de zogeheten hoge-temperatuur supergeleiders begrijpen natuurkundigen nog altijd niet goed waarom deze verbindingen bij relatief hoge temperaturen dat bijzondere gedrag vertonen. Eén van de mogelijke verklaringen is dat bij supergeleiding - waarbij elektriciteit zonder wrijving door het materiaal stroomt - een zogenaamde spinstroom ontstaat in de vorm van een soliton, een 'eenzame' golf die maar in één richting loopt. De eerste concrete aanwijzingen hiervoor zijn onlangs gevonden in experimenten die door een Europese groep van onderzoekers zijn uitgevoerd bij de hoge-flux onderzoeksreactor van het Instituut Laue-Langevin (ILL), Grenoble, Frankrijk. De wetenschappers onder wie NWO-onderzoeker dr. Dick Visser, publiceren hun bevindingen in het decembernummer van Nature Physics. Een Advanced Online Publication hierover verschijnt op 6 november 2005.
Links- en rechtshandigheid - zogeheten chiraliteit - komt in de natuur veel voor, uiteenlopend van schelpen van schaaldieren tot elementaire deeltjes. In magnetisme bijvoorbeeld kan chiraliteit het gevolg zijn van asymmetrie in de onderliggende kristalstructuur, maar hij kan ook spontaan ontstaan. Dat kan te maken hebben, zo denkt men, met het verdwijnen van antiferromagnetische ordening over lange afstand in het kristal doordat de spin van de elektronen in het materiaal zich in één richting ordent. Spin is een quantummechanische eigenschap van elektronen die geen pendant in de macroscopische wereld heeft. Men kan zich spin evenwel voorstellen als een tollend magneetje waarbij de draaiingsas zowel omhoog als omlaag gericht kan zijn. Als nu de spins allemaal in dezelfde richting staan en er ontstaat een stroom van elektronen dan resulteert dat in een spinstroom met één spinrichting. Zo'n stroom elektronen kan de vorm hebben van een soliton. Dat is één enkele golf die ook na ontmoeting met andere golven onverstoord blijft. Dergelijke golven komen ook in de macroscopische wereld voor, bijvoorbeeld als solitaire reuzengolven op de oceaan. Via verstrooiing van gepolariseerde neutronen hebben de onderzoekers bij het ILL nu voor het eerst concrete aanwijzingen gevonden dat een spinstroom de gedaante van een links- zowel rechtshandig draaiend soliton kan hebben. De metingen komen goed overeen met theoretische voorspellingen.
Meer informatie bij dr. Dick Visser, telefoon +44 1235 44 57 97.
Bron: NWO