Supergeleiding op kamertemperatuur komt stapje dichterbij

Onderzoekers van het Max Planck Instituut hebben ontdekt dat metallisch silaan bij hogere temperaturen supergeleidend kan zijn. Onder zeer hoge druk kan het materiaal bij kamertemperatuur in deze toestand gebracht worden.

De mogelijkheid supergeleidende materialen op kamertemperatuur te ontwikkelen, is een kleine stap dichterbij gekomen dankzij onderzoek aan de siliciumverbinding silaan. Door silaan, of siliciumtetrahydride, onder een druk van 50 gigapascal te zetten, werd de stof metallisch en, bij temperaturen tussen de 5 en de 10 Kelvin, supergeleidend. Silaan blijkt echter een interessante eigenschap te hebben: tussen 100 en 125GPa is de verbinding ook bij hogere temperaturen metallisch.

Silaan werd onderzocht omdat deze verbinding bij 'slechts' 50GPa metallisch wordt. Pure waterstof vertoont die eigenschap ook, maar de benodigde druk is met 400GPa significant hoger. Het silicium in silaan zet de aanwezige waterstofatomen echter onder 'chemische druk', waardoor het molecuul als het ware 'voorgecomprimeerd' is en er minder externe druk nodig is om de verbinding in een metallische staat te brengen. De metallische toestand helpt bij het tot stand komen van supergeleiding, omdat de elektronen daarbij, net als in metalen, vrij kunnen bewegen.

De onderzoekers hebben echter nog een lange weg te gaan alvorens supergeleiding bij kamertemperatuur gerealiseerd kan worden. Ten eerste werd in de experimenten geen supergeleiding waargenomen bij temperaturen boven de 20K. Ook is silaan onder normale omstandigheden geen vaste, metallische stof, maar bij een druk van minimaal 100GPa kon de stof tot boven de 300K worden verwarmd zonder een fase-verandering te ondergaan. Derhalve zal onderzocht moeten worden hoe siliciumtetrahydride bij kamertemperatuur onder een redelijke druk metallisch en supergeleidend gehouden kan worden.

Reacties (49)

[Alkjoa]

Ik denk niet dat Silaan een handig stofje is voor suprageleiders buiten (fundamenteel) onderzoek.

De hoge druk die nodig is maakt het lastig en bovendien is silaan pyrofoor, dat wil zeggen het vliegt bij contact met lucht spontaan in de fik.

Maar het betreft hier onderzoek, en het gaat om het principe

[boner]

5 K is nog steeds niet een comfortabele temperatuur. Er staat nergens een temp genoemd bij de 125 GPa. DUs waar de kamertemp vandaan komt.....

[Anoniem: 175233]

Als je goed leest, zie je dat die supergeleiding op kamertemperatuur nog steeds theorie is... Die is nog helemaal niet aangetoond.

Echter... de theorie voorspelt dat hoewel bij 50GPa supergeleiding bij 5K optreedt, die bij 125GPa op veel hogere temperaturen optreedt. Ze zijn nog niet verder dan tot 20K gekomen, maar men vermoed dat deze truuk het uiteindelijk toelaat op kamertemperatuur te krijgen.


Het bijzondere is dus niet dat ze supergeleiding op kamertemperatuur hebben gekregen, maar dat ze Silaan überhaupt metallisch hebben gekregen, en dat er dan inderdaad de traditionele supergeleiding ontstaat. Nu moet men verder, om het bij hogere drukken ook te proberen.

[Anoniem: 125474]

maar bij een druk van minimaal 100GPa kon de stof tot boven de 300K worden verwarmd zonder een fase-verandering te ondergaan

300K is zo'n 26 graden, dus het werkt onder hoge druk wel op kamertemperatuur.

[Anoniem: 9942]

[quote300K is zo'n 26 graden, dus het werkt onder hoge druk wel op kamertemperatuur.[/quote]

Het zit in een metallische toestand bij 300K onder een druk boven de 100GPa. Maar dat betekent niet dat het bij 300K ook supergeleidend is.

[timonb]

Silaan wordt én bij 5 kelvin supergeleidend én onder druk van 50 gigapascal. Er staat in de tekst dan mss niet letterlijk dat het bij kamertemperatuur is, echter uit de context kun je dit wel halen.

[b0On]

Kelvin is helaas in dit geval niet hetzelfde als Celcius!
5 Kelvin is om precies te zijn -268.15graden Celcius

Ontopic:
Zeer interessante ontwikkeling want een computer met supergeleidende onderdelen wordt ook supersnel

[Koppensneller]

En een dergelijke computer zal ook amper warmte produceren. Dat heeft weer als voordeel dat computer geen koeling meer nodig zouden hebben, en dus volledig stil worden.

Hoewel dat op het moment nog niet echt een issue is als het geheel op 5K moet worden gehouden

[junkbuster]

Op 5K schakelt de elektronica ook niet meer denk ik. Vrijwel alles geleidt. De computer is als het ware een grote kortsluiting geworden.

[boner]

daarvoor is speciaal de josephson schakelaar uitgevonden:

[mashell]

Dat heeft weer als voordeel dat computer geen koeling meer nodig zouden hebben

Klopt dat wel? Super geleiding treed op bij erg lage temperaturen (dus veel koeling) of hoge druk (koeling van apparatuur om de druk te krijgen/houden).

[timonb]

Volgens mij wordt vergeten dat je of 5K moet bereiken, ofwel je moet zoals b0On 268.15 graden onttrekken om op 5 K uit te komen. Waar gaat die energie in de vorm van warmte naar toe?

Het maken van de omstandigheid van een druk van 50 GPa moet ook gemaakt worden! Hoe bereik je dat? Volgens mij moet je daar best een machine voor hebben om dat te creëren die best wat warmte kan veroorzaken.

[TIGER79]

maar bij een druk van minimaal 100GPa kon de stof tot boven de 300K worden verwarmd zonder een fase-verandering te ondergaan

staat er dus allemaal netjes bij...

[Anoniem: 180506]

Volgens mij moet je de tekst nog een keer lezen: 'Door silaan, of siliciumtetrahydride, onder een druk van 50 GPa te zetten werd de stof metallisch én, bij temperaturen tussen de 5 en de 10 Kelvin, supergeleidend...... Pas bij een druk van minimaal 100 GPa blijft silaan ook bij kamertemperaturen supergeleidend.

Nu we het toch over koeling hebben..... Weet iemand al iets van de OCZ Hydrojet? Ik zit er al een tijdje op te wachten, maar het blijft verbazingwekkend stil.

[Rrob]

Het werkt ook niet bij kamertemp. anders had het journaal er mee geopend Supergeleiding bij kamertemp. is alleen (mogelijk) een stapje dichterbij (zoals ook in de titel van het nieuwsbericht staat).

[Cafe Del Mar]

er staat ook dat er bij hogere temperaturen ook metallisch is, maar dat er dan meer druk nodig is
die hogere temperaturen zijn dan kamertemperatuur neem ik aan
5-10° K = -268°C
kamertemperatuur is dus 280° K, wat fors hoger is

[Martijn13]

Ik weet niet wat jouw kamertemperatuur is, maar bij mij is het echt geen 7°C Ik denk dat je 293K bedoelt?

_{Nou wil ik niet gaan zeuren hoor, maar het is Kelvin en niet °Kelvin}

[Reactie gewijzigd door Martijn13 op 23 juli 2024 12:40]

[Kosh66]

Zijn dat niet extreem hoge drukken waarbij dit supergeleidend wordt?
100GPa=100G/100k≈1.000.000 x de Atmosferische luchtdruk!

Dat kan met normale middelen helemaal niet gehaald worden, hooguit in een speciale omgeving (lab) met speciale apparatuur!

[Reactie gewijzigd door Kosh66 op 23 juli 2024 12:40]

[Grrrrrene]

Je moet niet in termen van gassen denken, maar in termen van vaste stoffen. Niettemin zijn het enorme drukken hoor, een koolstof nanotube (bij mijn weten het sterkste 'ding' dat de mens momenteel kan maken) gaat bij 62GPa kapot (theoretisch bij 300GPa, maar goed). Dit is echter niet een trekbelasting, maar een drukbelasting en als je dat alzijdig maakt zal er blijkbaar iets gebeuren met de atomen waardoor ze supergeleidend worden (het kan eigenlijk niet breken ofzo, je drukt de boel gewoon gruwelijk hard in elkaar), kan me er opzich nog best wat bij voorstellen Hoe ze deze druk hebben gehaald? Geen idee

[Reactie gewijzigd door Grrrrrene op 23 juli 2024 12:40]

[Rigs]

wiki over supergeleiding http://nl.wikipedia.org/wiki/Supergeleiding

Supergeleidende materialen worden vooral toegepast waar het gunstig is om absoluut geen elektrische verliezen te hebben.

[Reactie gewijzigd door Rigs op 23 juli 2024 12:40]

[Anoniem: 156750]

Bijna overal is het dus gunstig.

[Dreamvoid]

Behalve bij electrische verwarming.

[SpiceWorm]

En als je de lengte van een stukje kabel wil meten via de weerstand.

[DavidAxe]

Worden supergeleiders dan ook al toegepast? (voorbeeld?) Of wordt er momenteel alleen nog maar onderzoek naar gedaan?

[kaas-schaaf]

Het CERN heeft er een 'paar' staan.

In het algemeen worden ze toegepast bij magneten met zeer grote magnetische velden. Dit om, uiteraard, het stroomverlies door warmteproductie te verminderen.

Ik ben niet op de hoogte of ze in de 'normale' industrie worden toegepast, maar alles waar grote magnetische velden nodig zijn kan ik me voorstellen dat ze het gebruiken.

[Reactie gewijzigd door kaas-schaaf op 23 juli 2024 12:40]

[miw]

Overigens kost het een paar weken om 1 zo'n magneet af te koelen

[Anoniem: 90732]

MRI is er 1

[scsirob]

Ik kan zo gauw de bron niet vinden maar volgens mij is er in Noorwegen een stukje hoogspanningsnet waar de kabels subergeleidend gehouden worden. Dit spaart flink op de transportverliezen, maar het is nog niet rendabel. Het koelen van de kabels kost natuurlijk ook veel energie..

[Anoniem: 124837]

http://superconductors.org/Uses.htm
O.A. Maglev en enkele rollercoasters.

[Darkwings]

Wij gebruiken het hier (www.sron.nl) ook.

Voor zover ik weet alleen in supergevoelige meetinstrumenten (het ding meet het al als er 1 (!) foton op valt).

Dat werkt als volgt:

1. Meetinstrument wordt in supergeleidende toestand gebracht (barely)
2. Er valt een foton op meetinstrument
3. Meetinstrument warmt een *heel* klein beetje op waardoor het precies uit supergeleidende toestand komt

Door de overgang supergeleiding -> gewone geleiding heb je een relatief groot verschil in weerstand, waardoor je dus zo gevoelig bent dat je fotonen kunt tellen.

Zie ook: http://www.sron.nl/index....ask=view&id=42&Itemid=109

[bbr]

Als het Meissner-effect ook op kamertemeratuur kan optreden, kan het dus zijn dat we ineens wel de vliegende skateboards uit Back to the future kunnen produceren.

Heel interessant om hier dus op door te ontwikkelen. Niet alleen voor computer snelheden.

[Reactie gewijzigd door bbr op 23 juli 2024 12:40]

[Z80]

bij een druk van 100GPa (1Mbar (1000000 bar)) pas bij kamer temperatuur wordt deze pas super geleidend.
lijkt me geen prettige druk om bij te werken.

[bbr]

Vandaar dat ze er verder op moeten ontwikkelen.
Als ze wel een supergeleider kunnen produceren die onder normale druk, en normale temperatuur kan werken, zijn de mogelijkheden eindeloos.

[muppet99]

Het is ook voor de medische wereld gunstig aangezien de MRI ook volgens het principe van supergeleiding werkt. Vloeibaar helium wordt nu gebruikt om het bijna tot het absolute 0 punt te kolen. Dit is tevens een nadelige eigenschap aangezien het ongeveer een week duurt voordat deze toestand bereikt wordt... Dus ook daarvoor zou het een uitkomst bieden

[Tp21]

nee hoor, er zijn supergeleiders op de markt, die met vloeibaar stikstof tot supergeleiding kunnen worden gebracht. MRI scanners gebruiken ook gewoon vloeibaar stikstof.

[Anoniem: 175233]

Bij sommige apparatuur blijft men helium gebruiken, ondanks dat er hogere temperatuur supergeleiders zijn... Lagere temperatuur zorgt namelijke ook voor minder ruis. In sommige toepassingen is dat kritisch genoeg.

[danielsrje]

Mwah, je zou misschien een gewapend 'doosje' om je moederbord+processor+geheugen combinatie kunnen maken en die permanent op die hoge druk laten brengen ... Ok, je PCtje wordt iets zwaarder

[The Bula King]

En het voordeel van silaan is dat het bij temperaturen van 60°C ook nog eens de was goed kan doen

[coldasice]

Silaan is zowiezo eng spul...zodra het met lucht in aanraking komt ontbrandt het...

(wij gaan in de toekomst hier heel veel van dat spul gebruiken om zonnecellen te maken maar daar zijn heel veel veiligheidsmaatregelen voor nodig om dit op te slaan.....)

[Panic1]

Hoeveel stroom zou die dan kunnen voeren? Ik dacht dat bij "conventionelere" cryo-supergeleiders het supergeleidend effect ophield bij +/-2A.

[The Bula King]

trouwens 1 miljoen Bar?
Daar is geen bout in de wereld die deze kracht kan tegenhouden peins ik.

F = P*A

F is uitgeoefende kracht in Newton
P is druk in Pascal
A is oppervlakte in M²

Of ze moeten de ruimte waar de druk zich IN bevind op moleculair niveau maken?