Supergeleiding stelt ons in staat om verlies te voorkomen bij het transport van energie van elektriciteitscentrales naar onze huizen. Echter, om dit te doen, de leidingen moeten worden gekoeld tot temperaturen die zo laag zijn dat grootschalig gebruik van supergeleiders momenteel onrendabel is. Daarom, in laboratoria over de hele wereld zijn onderzoekers op zoek naar nieuwe supergeleidende materialen die functioneren bij minder onbetaalbare temperaturen.

Grote hoop rust op zogenaamde cuprates, op koper en zuurstof gebaseerde verbindingen, ook wel hoge-temperatuur-supergeleiders genoemd, waar de wetenschappelijke gemeenschap haar inspanningen op richt. Een experiment uitgevoerd bij de ESRF (European Synchrotron Radiation Facility), de Europese bron van door synchrotron gegenereerd licht, in Grenoble, gecoördineerd door de afdeling Natuurkunde van de Politecnico di Milano, met onderzoekers van het Spin Institute van de National Research Council, Sapienza Università di Roma en de Chalmers University of Technology in Göteborg, heeft een nieuwe eigenschap van deze materialen onthuld:de aanwezigheid van een verscheidenheid aan ladingsdichtheidsgolven die dynamische ladingsdichtheidsfluctuaties worden genoemd.

De studie is gepubliceerd in Wetenschap . Deze fluctuaties lijken de supergeleiding niet te verstoren; in plaats daarvan, ze beïnvloeden de elektrische weerstand in de zogenaamde 'normale' toestand, dat wil zeggen bij temperaturen boven de kritische supergeleidende temperatuur. Weten over de aanwezigheid van deze ladingsfluctuaties lost het belangrijkste mysterie niet op, die van supergeleiding. Het stelt ons echter in staat om een ​​ander vreemd gedrag van cuprates te verklaren:het feit dat ze een andere elektrische weerstand hebben dan conventionele metalen. Bovendien zou dit nieuwe "ingrediënt" beslissend kunnen zijn bij het verklaren van supergeleiding, ongeacht hoe deze hypothese in de toekomst wordt geverifieerd.

In 2012 werd ontdekt dat vaak, de supergeleiding van cuprates wordt tegengegaan door belastingsdichtheidsgolven, die de transmissie zonder weerstand van elektronen in de cupraten gedeeltelijk belemmeren, zonder het helemaal te stoppen. Het vergroten van onze kennis van deze speciale materialen is essentieel om supergeleiders te kunnen produceren die functioneren bij omgevingstemperatuur of daaromtrent, wat nu een cruciale technologische en wetenschappelijke uitdaging is.

Het experiment dat deze waarneming mogelijk maakte, werd uitgevoerd in de ESRF European Synchrotron Radiation Facility met behulp van RIXS-technologie, die de voorkeursrichtingen van de röntgendiffusie van het bestudeerde materiaal analyseert.