Revue 1995 - pagina 35

maar wat nog mooier is: andere mensen uit wetenschap en industrie zijn uitermate geïnteresseerd in de resultaten. Deze zijn namelijk zowel zuiver wetenschappelijk als voor toepassingen zeer belangrijk. Supergeleiding is het fenomeen waarbij de elektrische stroom zonder enig verlies kan worden getransporteerd. Bij hoge stromen en in hoge magneetvelden is het verlies niet helemaal nul maar nog steeds heel erg klein: men schat dat een stroom die loopt in een ringvormige supergeleider met de helft afgenomen is na een tijd die langer is dan de huidige leeftijd van het heelal. Supergeleiders worden dan ook met succes gebruikt om hele sterke elektromagneten te maken (bijvoorbeeld voor kernspin-tomografie in ziekenhuizen). Bovenstaande geldt voor gewone supergeleiders, die werken bij een temperatuur van ongeveer -270°C. Hiervoor is koeling met vloeibaar helium nodig, wat erg duur en lastig is in gebruik. De wereld van de vaste-stoffysica was dan ook in rep en roer toen in I 986 supergeleiders werden ontdekt van een geheel nieuwe klasse. Deze zogenaamde 'hoge-temperatuursupergeleiders' werken al bij een temperatuur van -200°C, dankzij koeling met vloeibare lucht of stikstof. Dit is tien maal goedkoper dan helium! Voor praktische toepassingen werken deze nieuwe supergeleiders minder goed. In een magneetveld treden er namelijk veel meer verliezen op dan in de gewone supergeleiders. De verliezen onstaan doordat het magneetveld een beetje in de supergeleider binnendringt. Dat gebeurt op een heel speciale manier die kan worden verklaard vanuit de quantummechanica: het magneetveld in de supergeleider bestaat uit hele kleine stukjes flux, allemaal precies

even groot. Deze stukjes flux gedragen zich net als droge zandkorrels en gaan onder vergelijkbare omstandigheden als bij zand bewegen. Zodra dat gebeurt treedt er verlies op. Met de nieuwe apparatuur kan deze fluxbeweging in detail worden bestudeerd. In de gewone (oude) supergeleiders kunnen de stukjes flux minder makkelijk bewegen doordat ze door onzuiverheden worden tegengehouden. Hierdoor zijn de verliezen veel kleiner. Het 'zand' waarmee de medewerkers van de vakgroep spelen bestaat dus uit stukjes flux. In tegenstelling tot gewone zandkorrels kun je stukjes flux niet rechtstreeks zien. Om hier iets aan te doen is in onze Fijnmechanische Werkplaats (Instrumentmakerij) een fluxmicroscoop gebouwd. Hiermee kunnen foto's worden gemaakt zoals op de vorige pagina staat afgebeeld. De werking van de microscoop berust op het Faraday-effect: in sommige stoffen draait de polarisatierichting van licht over een hoek die evenredig is met het lokale magneetveld. Met polarisatoren kan die draaiing worden zichtbaar gemaakt als licht-donker verschil. De flux in een supergeleider maken we zichtbaar door er een stof met Faradayeffect op te leggen. Hoe meer flux (magneetveld) op een bepaalde plaats aanwezig is, hoe witter je die plaats ziet. Waar de foto donker is, is bijna geen flux aanwezig. De helder witte lijn op de foto geeft de omtrek aan van een dun, rechthoekig stukje hoge-temperat uursupergeleider (die bestaat uit bismut, strontium, calcium, koper en zuurstof). Voordat de foto gemaakt werd is deze supergeleider eerst in een hoog magneetveld gebracht en er vervolgens weer uit verwijderd. Voor zand zou dit betekenen dat we een rechthoekig plankje op het strand leggen, daar flink veel droog

vrije Universiteit

amsterdam

zand op scheppen (hoog magneetveld), en het vervolgens optillen (magneetveld weghalen). Door het wegvloeien van zand langs de rand onstaat een vorm die veel lijkt op een dak. Net zoals er zand op het plankje blijft liggen, blijft er ook flux in de supergeleider zitten nadat het aangebrachte magneetveld is weggehaald. De foto laat het 'dak' van stukjes flux zien in de supergeleider. Deze functioneert nu dus als permanente magneet. Het grote verschil met een permanent-magneet is echter dat het veld van de supergeleider veel sterker kan zijn, en dat het wordt veroorzaakt door grote ogenschijnlijk permanente stromen. Ons onderzoek is nog maar net begonnen, maar we hebben al buitengewone dingen ontdekt. Zo kunnen we precies zeggen welk stukje van een supergeleider beter is en welk stukje slechter; door die verschillende stukjes apart te onderzoeken hopen we te kunnen bijdragen aan het maken van betere supergeleiders voor technische toepassingen. Ook hebben we ontdekt dat er in sommige supergeleiders fnuikende defecten zitten die tot nu toe niet met gewone microscopen konden worden waargenomen. In de nabije toekomst zullen we ons ook richten op andere aspecten zoals lawines en de rol van quantummechanische processen bij de beweging van de stukjes flux. In tegenstelling tot elders in de wereld aanwezige apparaten, is onze installatie als enige in staat om flux-metingen te doen bij zeer hoge magneetvelden. De hele Sahara ligt dus voor ons open! •

De faculteiten

33

Deze tekst is geautomatiseerd gemaakt en kan nog fouten bevatten. Digibron werkt voortdurend aan correctie. Klik voor het origineel door naar de pdf. Voor opmerkingen, vragen, informatie: contact.

Op Digibron -en alle daarin opgenomen content- is het databankrecht van toepassing. Gebruiksvoorwaarden. Data protection law applies to Digibron and the content of this database. Terms of use.

Terug naar resultaten Printen