Koperoxide ondergaat voor het eerst gedaanteverwisseling

TWENTE – Voor het eerst zijn onderzoekers van het MESA+ Instituut voor Nanotechnologie van de UT erin geslaagd om koperoxide een symmetrische kristalstructuur te geven die afwijkt van de ‘gewone’ structuur. Dankzij deze nieuwe structuur krijgt het materiaal ook interessante nieuwe eigenschappen, bijvoorbeeld voor toepassing in hoge temperatuur supergeleiders. Het artikel dat de onderzoekers schreven in Physical Review B van eind mei, kreeg van de redactie extra aandacht dankzij het predikaat ‘Editors’ Suggestion’.

Koperoxide in zijn ‘gewone’ vorm is het mineraal tenoriet. Dat wijkt in kristalstructuur af van alle andere metaalmonoxiden doordat het asymmetrisch is. Kun je het ook symmetrisch krijgen, vroegen de UT-onderzoekers zich af. Zij beschikken over een techniek om materialen atoomlaag voor atoomlaag op te bouwen, en lieten koperoxide groeien op een drager van strontiumtitanaat. Door veel extra zuurstof toe te voegen, bleek koperoxide inderdaad te stabiliseren tot een kubische vorm.

“Daarmee lijkt het op de structuur van koper in supergeleiders, maar dan in zuivere vorm”, legt onderzoeker dr. Gertjan Koster uit. “We hopen nu inzicht te krijgen in de magnetische en elektrische eigenschappen van dit soort materialen.” Dat is bijvoorbeeld nodig om het mechanisme te begrijpen van supergeleiding bij relatief hoge temperaturen, en wellicht de stap te zetten naar hogere temperaturen waarbij supergeleiding optreedt. Om dit te onderzoeken gaan Koster en zijn collega’s structuren maken met verschillende dunne lagen, waaronder de koperoxidelaag.

Het is de tweede keer in korte tijd dat het vakblad Physical Review extra aandacht vestigt op dit type onderzoek: eerder al viel de ‘Editors’ Suggestion’ op een artikel dat beschreef hoe materiaaleigenschappen zijn te beïnvloeden door het materiaal in een dunne laag te maken.

Het onderzoek is uitgevoerd in de groep Inorganic Materials Science van prof. Dave Blank. De groep maakt deel uit van het MESA+ Instituut voor Nanotechnologie van de UT. De onderzoekers hebben samengewerkt met collega’s van het Geballe Laboratory for Advanced Materials van Stanford University.

Het artikel ‘Tetragonal CuO: End member of the 3d transition metal monoxides’ van Wolter Siemons, Gertjan Koster, Dave Blank, Robert Hammond, Theodore Geballe en Malcolm Beasly is verschenen in Physical Review B.

Bijschrift afbeelding: Schematisch plaatje waarin de lichte bolletjes zuurstof zijn en de donkere bolletjes koper.

Bron: Universiteit Twente