Supergeleiders beloven een revolutie in de technologie — van zwevende treinen tot krachtige deeltjesversnellers en medische scanners. Hun werking berust echter op een fragiel evenwicht: een te sterke stroom of een te sterk magneetveld verwoest de toestand waarin elektriciteit zonder weerstand stroomt.
Bij gewone metingen met gelijkstroom is deze limiet moeilijk te bereiken. Kwantumvortices — minuscule 'tornado's' van magnetische flux die in supergeleiders van de tweede soort ontstaan — zijn haar te snel af en veroorzaken al snel opwarming en weerstand.
Wetenschappers van het Max Planck Instituut in Hamburg hebben een manier gevonden om deze hindernis te omzeilen. Ze gebruikten laserpulsen met een duur van 300 femtoseconden, die werden omgezet in elektrische pulsen van slechts enkele picoseconden. In die tijd konden de vortices niet verschuiven en de supergeleiding verstoren.
In het experiment doorstond niobiumnitride een stroom die 2,2 keer hoger lag dan de gebruikelijke kritische waarde, waarna de supergeleiding abrupt ophield — precies zoals hoort te gebeuren bij het uiteenvallen van Cooperparen. In een materiaal op basis van yttrium-barium-koperoxide verliep het proces geleidelijker vanwege een andere symmetrie van de energiekloof.
De nieuwe methode maakt het mogelijk om fundamentele eigenschappen van materialen rechtstreeks te meten, wat bij gewone metingen onmogelijk is. Ze opent de weg naar het testen van talrijke supergeleiders op hun ware limieten en naar het ontwikkelen van robuustere apparaten.
Het onderzoek is gepubliceerd in Nature Physics en toont aan dat snelheid soms allesbepalend is: het volstaat om kwantumprocessen voor te zijn om te zien waartoe een materiaal werkelijk in staat is.
