Geheim van de werking van supergeleidende fotonendetector ontrafeld
Hoewel supergeleidende fotonendetectoren al in technologische toepassingen worden gebruikt is er nog veel onduidelijk over het werkingsmechanisme. Een team van natuurkundigen van de Universiteit Leiden en de TU Eindhoven heeft aangetoond dat magnetische draaikolkjes, vortices, een belangrijke rol spelen in de werking ervan. Zij publiceren hun ontdekking op 14 maart in het vooraanstaande vakblad Physical Review Letters.
Supergeleidende fotodetectoren zijn in 2001 ontdekt in Rusland. Hoewel er al praktische toepassingen zijn, zijn de mogelijkheden van dit soort ultrasnelle, ultragevoelige lichtsensoren bij deze golflengte nog lang niet uitgeput.
Individuele fotonen waarnemen
Met supergeleidende fotonendetectoren is het mogelijk om een individueel lichtdeeltje – een foton – waar te nemen. Recentelijk werd ontdekt dat deze techniek kan worden ingezet bij bepaalde therapieën tegen kanker. Door uitgezonden licht in de gaten te houden kan de werking van een medicijn live gevolgd worden.
Combinatie fundamentele en praktsiche kennis cruciaal
De ontdekking kwam tot stand in een samenwerkingsverband tussen de universiteit Leiden en de TU Eindhoven. ‘De combinatie van Leidse theoretische kennis over de eigenschappen van licht en Eindhovense praktische kennis over het maken en bewerken van supergeleiders was cruciaal voor het slagen van dit onderzoek’ stelt Renema, de eerste auteur van het artikel.
Supergeleiding
Supergeleiding is het verschijnsel dat bepaalde materialen bij lage temperatuur al hun elektrische weerstand verliezen. Een stroompje dat door zo’n materiaal heen gaat kan jarenlang rond blijven lopen. Doordat een kringstroom een magnetisch veld opwekt kan men op deze manier een permanent magnetisch veld opwekken. Supergeleidende magneten vinden daarom veel toepassing, maar een groot nadeel is dat supergeleiding in de meeste materialen slechts bij bijzonder lage temperaturen optreedt, enkele graden boven het absolute nulpunt. Supergeleidende magneten moeten dus met grote en kostbare installaties worden gekoeld, meestal met vloeibaar helium.
Supergeleiding is in 1911 ontdekt in Leiden door Heike Kamerlingh Onnes en is sindsdien een onderwerp van actief onderzoek geweest.
Afbeelding: Een supergeleider kan dankzij magnetische draaikolkjes vrij zweven in een magneetveld. (credits: Mike Bell)