Paul van Gerven
11 oktober

Raar maar waar: het niet-supergeleidende metaal bismut kan toch weerstandsloos stroom geleiden. Dat tonen onderzoekers van de Universteit van Amsterdam en de Universiteit Twente aan in Nature Materials. De ontdekking kan leiden tot een meer robuuste quantumcomputer.

In dit plakje bismut met een beetje antimoon kan, bij temperaturen dicht bij het absolute nulpunt, een weerstandsloze stroom lopen. De (supergeleidende) elektrodes zijn van niobium. Foto: Universiteit Twente

Zuiver bismut is een isolator, hoewel het zich in dunne lagen ook kan gedragen als een halfgeleider. Door toevoeging van een snufje antimoon verschuiven echter de energieniveaus in het materiaal, zodat een deel van de elektronen alsnog grote bewegingsvrijheid krijgt. Dit smaldeel gedraagt zich zelfs alsof het met de lichtsnelheid beweegt. Dat hangt samen met hun spin: het nieuwe onderzoek laat een duidelijk verband zien tussen de bewegingsrichting en de spin.

‘Onmogelijke supergeleiding’ is eerder waargenomen, maar alleen aan grensvlakken van zogenaamde topologische materialen, waar de energieniveaus sowieso flink kunnen afwijken van de bulk. In het gedoteerde bismut treedt zij echter ook op in het binnenste – een unicum. In quantumcomputers gebaseerd op topologische materialen is dat een belangrijk voordeel: de binnenkant is minder gevoelig voor vervuiling of andere verstoringen.