Supergeleiding: - KNAW Onderwijsprijs
Supergeleiding: - KNAW Onderwijsprijs
Supergeleiding: - KNAW Onderwijsprijs
Create successful ePaper yourself
Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.
Profielwerkstuk<br />
<strong>Supergeleiding</strong>:<br />
De verbetering van de type 2 supergeleider,<br />
of<br />
onbekende werking met een ongekend<br />
resultaat<br />
Max Kouwenhoven<br />
Tjalling Haije<br />
Natuurkunde & Scheikunde<br />
Begeleider: Sjoerd Offerhaus<br />
13 maart 2012
Inhoudsopgave<br />
Voorwoord ............................................................................................................................................ 4<br />
Inleiding ................................................................................................................................................. 6<br />
1. Wat is supergeleiding?..................................................................................................................... 8<br />
1.1 normale elektrische geleiding ............................................................................................... 8<br />
1.2 BSC-theorie ............................................................................................................................ 11<br />
1.3 Het Meissner effect ................................................................................................................... 14<br />
2. Welke manieren zijn er om een supergeleider bij een hogere temperatuur supergeleidend<br />
te maken? ............................................................................................................................................. 17<br />
2.1 Type supergeleider ................................................................................................................... 17<br />
2.2 Externe factoren ........................................................................................................................ 21<br />
2.3 Meetopstelling........................................................................................................................... 23<br />
2.4 De proefomschrijving .............................................................................................................. 24<br />
2.5 Werkopstelling Supergeleider in wijn ................................................................................... 25<br />
2.6 Meetresultaten en waarnemingen .......................................................................................... 28<br />
3. Wat gebeurt er op moleculair niveau met de supergeleider? .................................................. 29<br />
3.1 Zuurstofopname ....................................................................................................................... 29<br />
3.2 Fractals ....................................................................................................................................... 30<br />
3.3 Magnetische ordening ............................................................................................................. 31<br />
4. Welke stof heeft invloed op de supergeleider? .......................................................................... 32<br />
4.1 Zuurstof opname ...................................................................................................................... 32<br />
4.2 Fractals ....................................................................................................................................... 32<br />
4.3 Magnetische ordening ............................................................................................................. 33<br />
Conclusie ............................................................................................................................................. 34<br />
Discussie & reflectie ........................................................................................................................... 38<br />
Samenvatting Nederlands ................................................................................................................. 40<br />
Samenvatting Engels .......................................................................................................................... 41<br />
Literatuurlijst ....................................................................................................................................... 42<br />
Bijlagen ................................................................................................................................................. 45<br />
Bijlage 1: Het supergeleiding experiment ................................................................................... 45<br />
TU Delft.............................................................................................................................................45<br />
Bijlage 2: Werkopstelling Destilleren wijn .................................................................................. 46<br />
Pagina | 2
Bijlage 3: Zelf maken van een supergeleider .............................................................................. 47<br />
Maken van de supergeleider FeTe1-x Sx.........................................................................................47<br />
Maken van de supergeleider YBCO..............................................................................................47<br />
Bijlage 4: Afleiding van de botsingtijd......................................................................................... 49<br />
Logboek Tjalling ................................................................................................................................. 50<br />
Logboek Max ....................................................................................................................................... 52<br />
Eigenverklaring .................................................................................................................................. 54<br />
Beoordeling ......................................................................................................................................... 55<br />
De ontdekking van supergeleiding in 1911 -<br />
http://media.leidenuniv.nl/legacy/2001%20Stromen%20zonder%20wrijving,%20de%20ontdekking%20van%20de%20supergel<br />
eiding%20en%20haar%20betekenis.pdf<br />
Pagina | 3
Voorwoord<br />
Wij hebben ervoor gekozen om ons profielwerkstuk over supergeleiding te doen. We waren<br />
bij een open dag op TU Delft in aanraking gekomen met supergeleiding. Tijdens deze open<br />
dag hebben we een proef gezien die het meissner effect liet zien. We vonden dit een erg<br />
interessant verschijnsel en daarom het leek ons leuk en interessant om ons profielwerkstuk<br />
over supergeleiding te doen. Verder konden we dankzij het profielwerkstuk ons verdiepen<br />
in de theorie achter supergeleiding, want op het middelbaar onderwijs wordt supergeleiding<br />
niet behandeld.<br />
Ook vonden we supergeleiding een leuk onderwerp, omdat het een maatschappelijk relevant<br />
onderwerp is. Zo kan supergeleiding het elektriciteitsnet zuiniger maken, doordat er geen<br />
elektrische weerstand meer is en supergeleiding kan toegepast worden om een trein te laten<br />
zweven. Een zwevende trein heeft geen rolweerstand en dit bespaart ook energie.<br />
Hedendaags bekende supergeleiders moeten nog extreem gekoeld worden voordat ze<br />
supergeleidend worden. Op dit moment is supergeleiding nog niet ver genoeg ontwikkeld<br />
om te worden geïntegreerd in de maatschappij. Daarom is het zaak om nieuwe<br />
supergeleiders te ontwikkelen of om bestaande supergeleiders te verbeteren, zodat ze<br />
minder extreem gekoeld hoeven te worden. Op dit moment wordt er dan ook veel<br />
onderzoek gedaan om de kritische temperatuur van een supergeleider te verhogen.<br />
Figuur 1 – De kritische temperatuur van<br />
supergeleiders door de decennia heen.<br />
http://hoffman.physics.harvard.edu/materials/SCintro.ph<br />
p<br />
Zoals te zien in figuur 1 steeg de kritische temperatuur van supergeleiders ontzettend snel<br />
nadat de cupraten ontdekt waren. De hoogst bekende kritische temperatuur van een<br />
supergeleider bedraagt 175 K, maar naar verwachting zullen we geen veel betere cupraten<br />
meer ontdekken. Daarom wordt er nu veel onderzoek gedaan naar het verbeteren van<br />
cupraten.<br />
Pagina | 4
Wij lazen een stukje over Japans onderzoek [14], waarbij ijzer-telluur-zwavellegering<br />
supergeleiders werden geweekt in rode wijn en waar een verbeterd resultaat uitkwam. Dit<br />
leek ons erg interessant en we besloten om ditzelfde experiment te herhalen om te kijken of<br />
dit echt waar is en om de verklaring achter dit fenomeen te onderzoeken.<br />
Nadat we naar TU Delft waren geweest voor een workshop, werd ons duidelijk dat we de<br />
supergeleider die wij voor ogen hadden zelf moesten maken. Omdat we deze ijzer-telluurzwavellegering<br />
supergeleider niet van TU Delft konden lenen. Na wat zoekwerk hadden we<br />
een recept voor deze supergeleider, alleen telluur mag niet op school gebruikt worden,<br />
omdat deze stof giftig is.<br />
De volgende de stap was de supergeleider maken op TU Delft en dat leek allemaal goed te<br />
gaan, totdat het opeens heel duidelijk werd dat er geen enkel proefje kon worden gedaan op<br />
TU Delft, omdat TU Delft niet meewerkt aan PWS onderzoeken.<br />
We hebben ons PWS moeten aanpassen, door een andere supergeleider te kiezen. Deze<br />
hebben we aangeschaft en niet zelf gemaakt, want de vereiste machines waren niet tot onze<br />
beschiking. Uiteindelijk konden we beginnen aan ons onderzoek. Wij hebben een<br />
Yttriumbariumkoperoxide supergeleider geweekt in rode wijn en onderzocht of dit een<br />
verbeterd resultaat gaf vergelijken met de nulmeting van deze supergeleiding. Voor zover<br />
wij weten is dit onderzoek nog nooit eerder uitgevoerd.<br />
Mede dankzij dhr. Offerhaus en mevr. Verhagen is het mogelijk geweest om ons onderzoek<br />
op school te kunnen uitvoeren. Wij willen ze hiervoor hartelijk bedanken.<br />
Pagina | 5
Inleiding<br />
Relevantie onderzoek:<br />
De hoeveelheid energie die wereldwijd jaarlijks nodig is wordt steeds groter. We hebben in<br />
de toekomst meer energie nodig. Hoe gaan we dat doen? We kunnen nog meer energie gaan<br />
produceren, maar dit zal de nodige problemen met zich mee brengen. Of we moeten<br />
zuiniger om gaan met de hoeveelheid energie die nu geproduceerd wordt.<br />
<strong>Supergeleiding</strong> kan ons helpen bij het zuiniger om gaan met energie. Met supergeleiding kan<br />
er 10% van de energie die over het elektriciteitsnetwerk wordt getransporteerd, die<br />
normaliter verloren gaat aan elektrische weerstand, worden bespaard. Ook zorgt<br />
supergeleiding voor elektrische auto’s waarbij geen energie meer verloren gaat aan<br />
elektrische weerstand en treinen kunnen zweven, dus geen rolweerstand meer. Deze energie<br />
kan bespaart worden dankzij supergeleiding en er zijn nog veel meer mogelijkheden en<br />
andere toepassingen van supergeleiding.<br />
Voordat supergeleiding de maatschappij kan verbeteren, door bovenstaande manieren, moet<br />
supergeleiding kunnen optreden bij een hogere temperatuur, want het koelen van de<br />
huidige supergeleiders kost te veel energie. Het is dus zaak om supergeleiders te<br />
ontwikkelen die bij een hogere temperatuur supergeleidend worden of om huidige<br />
supergeleiders te verbeteren.<br />
Onderwerp: <strong>Supergeleiding</strong>.<br />
Hoofdvraag: Wat is de invloed van drank op supergeleiders?<br />
Deelvragen: Hoe werkt supergeleiding?<br />
Welke manieren zijn er om een supergeleider bij een hogere temperatuur<br />
supergeleidend te maken?<br />
Wat gebeurt er op moleculair niveau met de supergeleider?<br />
Welke stof heeft deze invloed op de supergeleider?<br />
Hypothese: Drank verbetert de werking van een supergeleider, doordat stoffen uit de<br />
drank opgenomen worden in de supergeleider en daardoor de afstand tussen<br />
de supergeleidende atomen verandert, wat de kritische temperatuur van de<br />
supergeleider verhoogt.<br />
Voorspelling: Als de prestatie van een supergeleider verbetert door drank zal de elektrische<br />
weerstand van de supergeleider bij een relatief hogere temperatuur naar 0<br />
ohm moeten gaan.<br />
Pagina | 6
Werkwijze: Deelvragen 1 en 2 uitwerken<br />
Contact opnemen met TU Delft (inschrijven voor 10-11-2011, experiment 17-<br />
11-2011)<br />
Experiment opzetten<br />
Experiment uitvoeren<br />
Deelvragen 3, 4 en 5 uitwerken<br />
*Opgeven voor een spreekuur TU Delft<br />
Pagina | 7
1. Wat is supergeleiding?<br />
<strong>Supergeleiding</strong> is de weerstandsloze vorm van geleiding. Dus om supergeleiding goed te<br />
kunnen uitleggen moet er eerst normale elektrische geleiding worden uitgelegd.<br />
1.1 normale elektrische geleiding<br />
Als er meer elektronen per seconde van de ene pool naar de ander pool stromen, dan praten<br />
we over elektrische geleiding. Het verschil in de hoeveelheid elektronen die van de kathode<br />
naar de anode gaan en andersom noemt men de elektrische stroom. Deze kunnen we meten.<br />
Formule:<br />
[1]<br />
[2]<br />
De driftsnelheid is de gemiddelde snelheid van de elektronen. Concluderend uit deze<br />
formules, als de driftsnelheid nul is, dan loopt er geen stroom.<br />
Om een driftsnelheid te creëren moet er een elektrisch veld zijn. Dit elektrisch veld ontstaat<br />
door een potentiaalverschil tussen beide kanten van de geleider.<br />
Figuur 1 - Kinetische energie E van<br />
de elektronen in een gewone<br />
geleider uitgezet tegen de snelheid v.<br />
Er is geen elektrisch veld. De EF<br />
markeert de<br />
grens tussen bezette en onbezette<br />
toestanden. [17]<br />
Pagina | 8
In figuur 1 staat de energie van de elektronen in de geleider uitgezet tegen de driftsnelheid.<br />
In dit eendimensionale model betekent een negatieve driftsnelheid een beweging in de –x<br />
richting en een positieve driftsnelheid een beweging in de +x richting. De hoogste energie<br />
die voorkomt onder de elektronen noemt men EF, de Fermi-energie. Hoewel hogere<br />
energieën voor elektronen mogelijk zijn, komt dit zonder elektrisch veld niet voor. De<br />
kwantumstatistiek eist namelijk dat alle mogelijke energietoestanden EF vrij zijn en alle<br />
energietoestanden beneden EF bezet zijn. Het resultaat is een gemiddelde driftsnelheid<br />
waarde die gelijk is aan nul. Dit zien we in figuur 1: de verdeling van de stipjes is<br />
symmetrisch en het spiegelvlak loopt verticaal door nul. Omdat de driftsnelheid nul is loopt<br />
er dus geen stroom.<br />
Figuur 2 - Kinetische energie E van de<br />
elektronen in een gewone geleider<br />
uitgezet tegen de snelheid v.<br />
Er is een elektrisch veld. [17]<br />
Zodra er een elektrisch veld ontstaat, te gevolge aan het potentiaalverschil, ondervinden de<br />
elektronen een Coulombkracht F.<br />
Formule:<br />
[3]<br />
De elektronen worden door deze kracht versneld, aan de hand van de volgende formule<br />
[4]<br />
De versnelling a in formule [4] is ook wel te schrijven als zijn afgeleide<br />
[3] en [4] combineren krijgen we via een tussenstapje het volgende:<br />
[5]<br />
,dit wordt<br />
. Als we formule<br />
Pagina | 9
In een constant elektrisch veld is het gehele rechterlid constant en dus neemt de snelheid van<br />
de elektronen constant toe per tijdseenheid. De situatie in figuur 2 is ontstaan. Met andere<br />
woorden na enige tijd is er een driftsnelheid ontstaan, er stromen meer elektronen in<br />
positieve richting dan in negatieve richting. Dus vindt er stroomgeleiding plaats.<br />
De toename van de driftsnelheid is gelimiteerd, anders zou de driftsnelheid alsmaar<br />
toenemen. Anders gezegd er zouden steeds meer elektronen in positieve richting stromen en<br />
steeds minder in negatieve richting. De stroom zou daardoor steeds verder toenemen en dat<br />
wordt niet gemeten in een constant elektrisch veld.<br />
Wat we zien gebeuren is dat de elektronen verstrooid worden, ze botsen met atomen uit het<br />
rooster. Dit noemen we de gemiddelde botsingtijd van een elektron. Voor het gevoel: een<br />
goede geleider heeft bij kamertemperatuur een botsingtijd van seconde.<br />
Er zijn twee oorzaken voor het feit dat elektronen verstrooien. De eerste oorzaak is<br />
roostertrillingen, deze is afhankelijk van de temperatuur. De tweede oorzaak is<br />
roosterfouten, zoals verontreinigingen.<br />
Het effect van zulke botsingen is dat de energie van een botsend elektron afneemt, op deze<br />
manier probeert de evenwichtssituatie, waarin de driftsnelheid nul is, zich weer te herstellen.<br />
(Verdeling van de elektronen symmetrisch maken- figuur 1). Doordat er nog steeds een<br />
elektrisch veld is, ontstaat er een evenwicht. (Verdeling van de elektronen naar rechts<br />
trekken – figuur 2). Dit evenwicht stelt zich in op een gemiddelde snelheid ongelijk aan nul,<br />
er is een constante stroom. De grootte van de driftsnelheid correleert dus met het elektrisch<br />
veld en de botsingtijd. Het elektrisch veld vergroot de driftsnelheid en de botsingtijd<br />
vermindert de driftsnelheid. Met andere woorden de driftsnelheid hangt af van de verdeling<br />
van de elektronen naar rechts (figuur 2) en de verdeling van de elektronen naar een<br />
symmetrische parabool (figuur 1).<br />
Formule:<br />
[6]<br />
Bij zulke botsingen neemt de kinetische energie af, deze energie wordt omgezet in warmte.<br />
Deze botsingen noemt men de elektrische weerstand. De geleider wordt warmer.<br />
Pagina | 10
1.2 BSC-theorie<br />
In een supergeleider verdwijnt de elektrische weerstand wanneer de temperatuur van de<br />
supergeleider beneden z’n eigen kritische temperatuur Tc komt.<br />
Temperatuur is een grootheid om de mate van trillen van een atoom aan te geven. Rond het<br />
absolute nulpunt trilt het atoom zo goed als niet meer. Het verminderen van het trillen heeft<br />
op zich zelf al een positief effect op het verlagen van de weerstand. Maar er gebeurt nog iets<br />
anders als de atomen zo goed als niet meer trillen. Doordat de atomen minder hard trillen<br />
dan bij kamertemperatuur, heeft de aanwezigheid van een elektron wel degelijk invloed op<br />
het atoom. Een voorbijkomend elektron trekt de roosteratomen in z’n buurt zo ver naar zich<br />
toe, dat er tijdelijk een lokale concentratie positieve lading ontstaat. Omdat een elektron<br />
sneller beweegt dan de roosteratomen, vindt het maximale effect plaats, ofwel de atomen<br />
komen bij elkaar in de buurt, pas als het elektron al een eind verwijdert is van de<br />
desbetreffende roosteratomen. Dus pas als het elektron een eind verwijdert is ontstaat er<br />
tijdelijk een lokale positieve lading die een tweede elektron aantrekt. Vervolgens bewegen de<br />
roosteratomen weer terug naar hun eerder positie, vanwege gelijke ladingen.<br />
Figuur 3 - Elektron-roosterelektron<br />
interactie.<br />
(a) Normaal rooster met<br />
naderend elektron.<br />
(b) Rooster verstoord door de<br />
passage van een elektron.<br />
(c) De roosterverstoring heeft een<br />
zwak aantrekkend effect op een<br />
tweede elektron. [17]<br />
De twee elektronen oefenen via het rooster een zwakke aantrekkende kracht op elkaar uit.<br />
Op deze manier zijn de twee elektronen gebonden, dit heet een Cooperpaar. Een Cooperpaar<br />
heeft een enorme coherentielengte, in de orde van 100 nm. De coherentielengte is de afstand<br />
tussen de twee elektronen uit het Cooperpaar. Deze enorme coherentielengte is het gevolg<br />
van de tijdsvertraging van de atomen, ofwel de tijd die de atomen nodig hebben om zich te<br />
verplaatsen naar de plaats waar zij de maximale concentratie positieve lading creëren. Het<br />
massamiddelpunt van deze eenheid (het Cooperpaar) staat stil, de twee gekoppelde<br />
elektronen hebben een tegengestelde snelheid.<br />
Het gevolg van de enorme coherentielengte is dat de verschillende Cooperparen door elkaar<br />
heen bewegen. Om een idee te geven, er kunnen zich 106 andere elektronen uit verschillende<br />
paren tussen de twee elektronen uit het desbetreffende Cooperpaar bevinden. De twee<br />
Pagina | 11
elektronen uit een Cooperpaar hebben dus niet alleen interactie met elkaar, maar ook met<br />
andere elektronen. Hierdoor vormt zich een macroscopische kwantumtoestand. Een<br />
fenomeen dat men ook wel Bose-Einstein condensatie noemt. Bose-Einstein condensatie is<br />
een laag-energetische aggregatietoestand, dit is de vijfde aggregatietoestand naast vast,<br />
vloeibaar, gas en plasma. Bose-Einstein condensatie houdt in dat de Cooperparen elkaar<br />
overlappen met als gevolg dat de Cooperparen niet langer als enkele Cooperparen gezien<br />
kunnen worden, er is een grote Cooperparenketen ontstaan, elk elektron oefent via het<br />
atoomrooster een zwakke kracht uit op andere elektronen.<br />
Dit betekent dat elk Cooperpaar in dezelfde kwantumtoestand zit. Omdat elk Cooperpaar in<br />
deze kwantumtoestand zit is het onmogelijk dat Cooperparen verstrooid worden. Immers<br />
als een Cooperpaar wel zou worden verstrooid, dan zou het Cooperpaar daarmee in een<br />
andere kwantumtoestand terecht komen en dat is nu juist wat onmogelijk is.<br />
Ook kan er onmogelijk een elektrisch veld in de geleider bestaan, want het feit dat elk<br />
Cooperpaar in dezelfde kwantumtoestand zit en dus een gelijk energie niveau heeft is de<br />
reden dat er geen potentiaalverschil kan zijn. Het feit dat er geen potentiaalverschil is, is de<br />
reden dat er ook geen elektrisch veld bestaat. Dit heeft als gevolg dat overige normale<br />
elektronen geen stroom kunnen transporteren, dus het ladingstransport gaat via de<br />
Cooperparen. Het materiaal is dus supergeleidend, omdat de Cooperparen geen elektrische<br />
weerstand hebben en alle ladingtransport via de Cooperparen gaat. Dit betekent niet dat een<br />
materiaal in supergeleidende toestand geen losse elektronen meer bevat, deze zijn nog steeds<br />
aanwezig, maar kunnen geen lading transporteren, omdat er geen potentiaal verschil is.<br />
Daarnaast is het energie niveau van een elektron uit een Cooperpaar lager dan het<br />
energieniveau van een los elektron. Dit komt door de effectieve aantrekkende kracht die de<br />
elektronen uit het Cooperpaar via het rooster op elkaar uitoefenen. Dit energie verschil heet<br />
de energy gap, aangegeven met .<br />
De energy gap is de hoeveelheid energie die nodig is om een Cooperpaar terug te laten gaan<br />
in twee losse elektronen. De energie die hiervoor nodig is, is per elektron. Bij een<br />
temperatuur van 0 kelvin oefenen alle elektronen invloed op elkaar uit via het atoomrooster.<br />
Alle elektronen zitten in dezelfde kwantum toestand en er zijn geen losse elektronen meer<br />
aanwezig. Door de stijging van de temperatuur, toevoeging van thermische energie, zullen<br />
de Cooperparen opbreken en terugvallen in twee losse elektronen. Bij het bereiken van de<br />
kritische temperatuur van de supergeleiding zijn alle Cooperparen opgebroken of als je daalt<br />
naar de kritische temperatuur, dan worden er juist Cooperparen gevormd. Dit is ook te zien<br />
in grafieken van metingen waarbij de weerstand wordt uitgezet tegen de temperatuur<br />
(figuur 5). Rond een bepaalde temperatuur zakt de weerstand meteen naar nul, omdat op dit<br />
punt Cooperparen gevormd worden.<br />
Pagina | 12
Figuur 4 – Elektronen gebonden in Cooperparen vormen een gemeenschappelijke toestand en<br />
kunnen daardoor niet verstrooid worden zonder het Cooperpaar te breken. Deze paren<br />
ondervinden dus geen weerstand tijdens hun beweging. In figuur 4 wordt dit schematisch<br />
voorgesteld. Elk paar elektronen aan weerszijden van de verticale as vormt een Cooperpaar. Het<br />
zigzaglijntje stelt de energie voor die nodig is om een Cooperpaar uiteen te latten vallen in twee<br />
losse elektronen. [17]<br />
Figuur 5 – Metingen uit het onderzoek van R. Van Straten<br />
(http://pws.rowis.nl/experimenten/experiment_3/)<br />
Pagina | 13
1.3 Het Meissner effect<br />
Naast de weerstandsloze geleiding heeft supergeleiding nog een effect, namelijk het<br />
Meissner effect. Het Meissner effect is het verschijnsel waarbij er een magnetisch veld wordt<br />
gecreëerd door een extern magnetisch veld. Een gevolg van dit effect dat bijvoorbeeld een<br />
magneet kan zweven op een supergeleider. Dit effect treedt op als de supergeleider tot onder<br />
de kritische temperatuur daalt en de supergeleider dus supergeleidend wordt.<br />
Figuur 6 – Messner effect opstelling, een magneet zweeft boven een<br />
supergeleider.<br />
http://www.magnet.fsu.edu/education/tutorials/magnetacademy/superconductivity101/page7.html<br />
Als er magnetische veldlijnen door een supergeleider lopen, dan worden er meerdere kleine<br />
stroompjes opgewekt. Deze stroompjes heffen elkaar op zodat er alleen een kringstroom op<br />
het oppervlak overblijft. Deze stroomkring noemen we de screening current. Omdat deze<br />
stroom in rondjes kan blijven stromen, ontstaat er een even groot magnetisch veld in de<br />
supergeleider. Er is immers geen weerstand. Dit magnetisch veld is volgens de wet van Lenz<br />
tegengesteld aan het magnetisch veld van de externe magneet. De supergeleider en de<br />
magneet stoten elkaar dus af. De grootte van het magnetisch veld van de supergeleider kan<br />
beschreven worden in de volgende formule.<br />
[7]<br />
Aan de formule is te zien dat de sterkte van de supergeleider afhangt van de veldsterkte van<br />
het externe magnetisch veld, maar dit is niet helemaal waar. Deze formule is gelimiteerd. Als<br />
de externe magnetische bron te dichtbij komt en de kritische veldsterkte wordt overschreden<br />
dan kan de screening current het externe magnetische veld niet langer compenseren,<br />
waardoor de Cooperparen verbroken worden en zo stopt de supergeleider supergeleidend te<br />
zijn. De maximale energie die de screening current kan leveren is te bepalen aan de hand van<br />
de volgende formule:<br />
Pagina | 14
[8]<br />
Alle veldsterktes groter dan de maximale screening current zorgt ervoor dat de<br />
supergeleider terug gaat naar de normale toestand.<br />
Zolang de screening current sterk genoeg is om het externe magnetische veld te<br />
compenseren, zal de supergeleider geen veldlijnen meer doorlaten, maar afbuigen. Hierdoor<br />
ontstaat er een soort magnetische boog van de veldlijnen waar de supergeleider in blijft<br />
zweven. Deze boog heeft als voordeel dat de supergeleider ook niet opzij kan en dus niet<br />
buiten het bereik van de externe veldlijnen kan komen. De magnetische boog is vooral<br />
voordelig in magneet treinen. Als de trein een bocht maakt en zich dus aan een<br />
middelpuntzoekende kracht ondervindt, zal de trein toch in het magnetische veld van de<br />
externe magneet blijven. In ieder geval zolang het extern magnetisch veld de<br />
middelpuntzoekende kracht kan compenseren.<br />
Dit voordeel laat vooral van zich spreken bij een supergeleidende trein, in de bochten waar<br />
een middelpuntzoekende kracht wordt gecreëerd, zal de trein niet uit de bocht vliegen<br />
zolang de veldlijnen deze middelpuntzoekende kracht kunnen compenseren.<br />
Figuur 7 – Als de temperatuur van de supergeleider onder de kritische temperatuur komt dan zal<br />
de supergeleider supergeleidend worden en de externe magnetische veldlijnen buiten sluiten. Er<br />
vormt zich een magnetische boog om de supergeleider heen.<br />
http://www.youtube.com/watch?v=GHtAwQXVsuk<br />
Pagina | 15
Figuur 8 – Meerdere bogen achter elkaar vormt een tunnel. Uitermate voordelig bij een magneet<br />
trein. http://www.youtube.com/watch?v=GHtAwQXVsuk<br />
Het Meissner effect gaan we gebruiken bij onze proef, omdat het Meissner effect een visuele<br />
verandering is. Zodra de supergeleiding overgaat in de supergeleidende of niet<br />
supergeleidende fase zal dit visueel waarneembaar zijn. Zodra de magneet op de<br />
supergeleider ligt is de supergeleider in de niet supergeleidende fase. Als we op dit moment<br />
de temperatuur afmeten dan weten we de kritische temperatuur van de supergeleider.<br />
Pagina | 16
2. Welke manieren zijn er om een supergeleider bij een<br />
hogere temperatuur supergeleidend te maken?<br />
Omdat we steeds meer energie gaan gebruiken is het zaak om ook energie te bezuinigen. Zo<br />
kunnen we een heleboel energie besparen, door te voorkomen dat het verloren gaat aan<br />
elektrische weerstand. <strong>Supergeleiding</strong> is een oplossing om energie te besparen, maar<br />
daarvoor moet de kritische temperatuur van de supergeleiders omhoog. Hoe gaan we dit<br />
doen?<br />
Eerst behandelen we de oorzaak waarom de kritische temperatuur verschilt bij verschillende<br />
supergeleiders, vervolgens kijken we naar externe factoren.<br />
2.1 Type supergeleider<br />
Ter opfrissing, we hebben gezien in het vorige hoofdstuk wat er gebeurt als men een<br />
supergeleider in supergeleidende fase in een extern magnetisch veld plaatst (1.3). De<br />
supergeleider creëert een tegengesteld intern magnetisch veld dat het extern magnetisch<br />
veld opheft. Zolang dit intern magnetisch veld B groter is dan het externe magnetische veld<br />
B0 (zie [8]) worden de veldlijnen van het extern magnetisch veld afgebogen en vertoont de<br />
supergeleider het Meissner effect.<br />
Nu kijken we wat er gebeurt als het extern magnetisch veld groter wordt. Als B0 > B dan<br />
keert de supergeleider terug naar zijn normale niet supergeleidende staat. De manier waarop<br />
hij terugkeert naar zijn niet supergeleidende staat is echter verschillend tussen de twee<br />
typen.<br />
De kritische temperatuur van een supergeleider verschilt per materiaal, toch zien we<br />
overeenkomsten tussen verschillende materialen. Door deze overeenkomsten zijn de<br />
materialen in te delen in twee categorieën, type 1 en type 2. Wat betreft de theorie, type 1<br />
supergeleiders zijn prima te beschrijven met de BSC – theorie, maar de type 2 supergeleiders<br />
vallen niet helemaal binnen de BSC – theorie. De type 2 supergeleiders zijn op dit moment<br />
een discutabel punt binnen de natuurkunde.<br />
Materiaal Tc (K) Type<br />
Zink 0.85 1<br />
Aluminium 1.175 1<br />
Tin 3.72 1<br />
Kwik 4.15 1<br />
YBa2Cu3O7 92 2<br />
Sn1.4In0.6Ba4Tm5Cu7O20+ ~175 2<br />
http://pws.rowis.nl/theorie/typen_supergeleiders/<br />
Pagina | 17
Type 1:<br />
Type 1 supergeleiders zijn vaak elementen, zoals zink en aluminium. Deze materialen<br />
worden gekenmerkt door hun lage kritische temperatuur. Zo wordt zink pas supergeleidend<br />
bij een temperatuur van 0,85 K en aluminium bij een temperatuur van 1,175 K. Over het<br />
algemeen ligt de kritische temperatuur van een type 1 supergeleider tussen de 0 – 10 K. Niet<br />
alleen de kritische temperatuur is laag zo ook de kritische veldsterkte. De kritische<br />
veldsterkte van een type 1 supergeleider ligt rond de 0,2 T. Is de veldsterkte sterker dan de<br />
kritische veldsterkte dan kan de type 1 supergeleider de externe magnetische veldlijnen niet<br />
langer uitsluiten en zal de supergeleider de magnetische veldlijnen wel doorlaten. De<br />
supergeleider is dan niet langer supergeleidend.<br />
Type 2:<br />
Type 2 supergeleiders zijn vaak legeringen, zoals Yttriumbariumkoperoxide (YBa2Cu3O7).<br />
Type 2 supergeleiders hebben een veel hogere kritische temperatuur dan type 1<br />
supergeleiders. De kritische temperatuur van Yttriumbariumkoperoxide is 92 K. Over het<br />
algemeen ligt de kritische temperatuur van een type 2 supergeleider tussen de 20 – 175 K.<br />
Ook de kritische veldsterkte is vele malen groter dan van een type 1 supergeleider. De<br />
kritische veldsterkte ligt rond de 20 – 30 T.<br />
Concluderend uit de kenmerken van type 1 en type 2 supergeleiders hebben type 2<br />
supergeleiders meer toekomst, doordat ze minder gekoeld moeten worden voor het<br />
supergeleidende effect optreed. Maar hoe komt het dat type 2 supergeleiders beter zijn dan<br />
type 1 supergeleiders?<br />
Het antwoord op deze vraag heeft te maken met de coherentielengte van de Cooperparen en<br />
de karakteristieke penetratiediepte van de externe magnetische veldlijnen in de<br />
supergeleider. De karakteristieke penetratie diepte is de lengte die de externe magnetische<br />
veldlijnen kunnen doordringen in de supergeleider.<br />
Het verschil tussen type 1 en type 2 supergeleiders is dat de karakteristieke penetratiediepte<br />
van een type 1 supergeleider kleiner is dan de coherentielengte van de Cooperparen. De<br />
karakteristieke penetratiediepte van een type 2 supergeleider is groter dan de<br />
coherentielengte van de Cooperparen. Daarbij heeft een type 2 supergeleider twee kritische<br />
veldsterktes.<br />
Het gevolg van het feit dat de karakteristieke penetratiediepte van een type 1 supergeleider<br />
kleiner is dan de coherentielengte, is dat een type 1 supergeleider geen externe magnetische<br />
veldlijnen doorlaat, tot aan de kritische veldsterkte. De type 1 supergeleider is dan niet<br />
langer sterk genoeg om de externe magnetische veldlijnen buiten te sluiten, dit stopt de<br />
supergeleidende toestand. Type 2 supergeleider laat tot aan de eerste kritische veldsterkte<br />
geen externe magnetische veldlijnen door. Tussen de twee kritische veldsterktes in neemt de<br />
type 2 supergeleider geleidelijk de magnetische flux van de magnetische veldlijnen op. Deze<br />
Pagina | 18
magnetische flux wordt binnen de type 2 supergeleider meegevoerd door vortices. Vortices<br />
zijn een soort elektronische tornado’s.<br />
Dit fenomeen wordt ook wel de vortex-toestand genoemd. De magnetische flux draait via de<br />
vortices rond in de supergeleider waardoor de supergeleider niet volledig supergeleidend is,<br />
maar op sommige stukjes niet en andere stukjes wel. Het meissner effect kan dan nog steeds<br />
plaatsvinden, al wordt het in een vortex-toestand semi-meissner effect genoemd. Als de<br />
tweede kritische veldsterkte wordt overschreden, dan heeft de supergeleider een zodanig<br />
grote hoeveelheid magnetische flux opgenomen, dat de vortex-toestand niet langer<br />
beschreven kan worden als vele kleine vortices die binnen de type 2 supergeleider rond<br />
draaien. In plaats van vele kleine vortices, is er een grote vortice ontstaan die de type 2<br />
supergeleider als het ware verstopt. Er is geen plek meer waar de type 2 supergeleider nog<br />
supergeleidend is. Er kan geen semi-Meissner effect meer plaatsvinden.<br />
Figuur 9 - De vortex-toestand binnen een type 2 supergeleider. Doordat de veldsterkte in het<br />
tweede plaatje groter is dan in het eerste plaatje, is de straal van de cirkels in het tweede plaatje<br />
kleiner. De zwarte stippen zijn de gebieden waarin de magnetische flux is opgenomen en de<br />
cirkels daaromheen zijn de supergeleidende gebieden. Als er teveel flux is opgenomen zal de<br />
supergeleider alleen nog bestaan uit stippen en amper cirkels. Op dit punt zal de supergeleider<br />
terug keren naar de niet supergeleidende toestand. http://pws.rowis.nl/theorie/typen_supergeleiders/<br />
Pagina | 19
Figuur 10 - Onder is de elektrische weerstand tegen het extern magnetisch veld uitgezet. Tot aan B0<br />
is de supergeleider supergeleidend. Het punt B0 noemen we de grenswaarde.<br />
Daarboven staat het diamagnetisch moment tegen het extern magnetisch veld uitgezet. Het<br />
diamagnetisch moment is simpel gezegd een maatstaf voor de sterkte van het intern magnetisch<br />
veld. Het diamagnetisch moment (intern magnetisch veld) is negatief omdat hij tegenovergesteld is<br />
aan het extern magnetisch veld. [27]<br />
Aan de linkerzijde van figuur 9 kunnen we zien dat het diamagnetisch moment sterker word<br />
naarmate B0 groeit en de grenssituatie B0=B nadert. Het diamagnetisch moment word sterker<br />
om het steeds sterker wordende extern magnetisch veld te kunnen opheffen. Eenmaal in de<br />
situatie B0=B aangegeven met het B0 is er een plotselinge overgang en verdwijnt het<br />
diamagnetisch moment in een keer. Op hetzelfde moment komt de weerstand weer terug en<br />
keert de supergeleider weer terug naar zijn normale niet supergeleidende staat. Type 1 kent<br />
dus 2 fases, supergeleidende fase en normale fase.<br />
Aan de rechterzijde zien we dat bij de Type 2 supergeleider het diamagnetisch moment niet<br />
in een keer verdwijnt maar meer vloeiend terugzakt naar nul. De supergeleider is pas weer<br />
in zijn normale staat bij het punt B02. Vanaf dit punt keert de weerstand ook weer terug en is<br />
de supergeleider weer terug in zijn normale niet supergeleidende staat. We zien dat de Type<br />
2 supergeleider 3 fases kent, de supergeleidende fase, de gemixte fase en de normale fase.<br />
De gemixte fase zorgt ervoor dat een Type 2 supergeleider langer supergeleidend is dan een<br />
Type 1 supergeleider. In deze gemixte fase is er een gedeeltelijke penetratie van magnetische<br />
flux. Om de magnetische energie te verlagen worden er bundeltjes flux opgenomen in de<br />
supergeleider. In deze kleine gebiedjes keert de supergeleider terug naar de normale fase.<br />
Echter zit er om deze kleine gebiedjes een circulerende vortex van screening current die het<br />
magnetische veld in de supergeleider tegengaat. In Figuur 10 een plaatje om je een beeld te<br />
geven van hoe dit werkt.<br />
Pagina | 20
Figuur 11 - In de supergeleider zijn er dus kleine gebiedjes die flux doorlaten en teruggaan naar de<br />
normale fase. Deze gebiedjes worden omringt door een vortex die ervoor zorgen dat de rest van de<br />
supergeleider buiten de gebiedjes in de supergeleidende fase blijft. Gedurende de gemixte fase<br />
blijft de supergeleider weerstandsloos, aangezien er nog steeds Cooperparen zijn en er dus een<br />
weerstandsloze ladingoverdracht mogelijk is.<br />
In recente papers worden onderzoeken beschreven die een derde type moeten aantonen,<br />
namelijk het type 1.5 supergeleider. Dit is een nieuw type supergeleider dat niet beschreven<br />
kan worden door zowel type 1 supergeleiders als door type 2 supergeleiders. Door het<br />
uitwerken van de theoretische principes voor supergeleidende materialen is er voorspeld dat<br />
supergeleidende elektronen kunnen worden ingedeeld in twee ‘strijdige' subpopulaties. De<br />
ene gedraagt zich als elektronen in een type 1 supergeleider en de ander juist als elektronen<br />
in een type 2 supergeleider.<br />
Egor Babaev van de universiteit van Massachusetts beschrijft het nieuwe type als volgt: “Het<br />
type 1.5 supergeleider vormt een soort super regelmatige Zwitserse kaas, met clusters van<br />
dicht op elkaar gepakte vortex-druppels van twee typen elektronen: een type samen gehecht<br />
en een tweede type dat stroomt aan het oppervlak van de vortex-clusters, vergelijkbaar met<br />
de manier waarop elektronen stromen langs het oppervlak van type 1 supergeleiders. Deze<br />
vortex-clusters zijn van elkaar gescheiden door ‘voids' (leegten) met geen vortices, geen<br />
stromen en geen magnetisch veld.”<br />
"Het belangrijkste bezwaar van sceptici", herinnert Babaev, "is dat er fundamenteel maar één<br />
soort elektron bestaat, dus het is moeilijk te accepteren dat er twee soorten supergeleidende<br />
elektronenpopulaties zouden kunnen bestaan met zulk drastisch verschillend gedrag."<br />
2.2 Externe factoren<br />
We weten nu het een en het ander van type<br />
supergeleiders. Zoals we in figuur 12<br />
Pagina | 21
kunnen zien, begon supergeleiding met type 1 supergeleiders.<br />
Figuur 12 – Supergeleiders door de decennia heen.<br />
http://hoffman.physics.harvard.edu/materials/SCintro.php<br />
Tot aan het einde van de vorige eeuw kwam de kritische temperatuur van een supergeleider<br />
niet boven de 40 K. Daarna werden de cupraten ontdekt. Cupraten zijn keramische<br />
legeringen die koper en zuurstof atomen bevatten. Door deze ontdekking is de hoogste<br />
kritische temperatuur van supergeleiding ooit gehaald gestegen tot 175 K. De kritische<br />
temperatuur is dankzij cupraten met ongeveer 135 K gestegen. Het is nu de vraag over we<br />
verder door kunnen gaan met cupraten, zijn er nieuwe legeringen die een nog hogere<br />
kritische temperatuur hebben.<br />
Wetenschappers kunnen op dit moment drie soorten onderzoek doen, namelijk onderzoek<br />
naar een geheel nieuwe verbinding. Deze nieuwe verbinding valt niet binnen de cupraten,<br />
maar behaald wel een hogere kritische temperatuur, dan voorheen ooit is behaald. Of<br />
wetenschappers gaan verder met het onderzoek naar betere cupraten, die een hogere<br />
kritische temperatuur kunnen halen, die op dit moment nog onmogelijk is te halen. Tot slot<br />
kunnen wetenschappers onderzoek doen naar verschillende manieren om bestaande<br />
supergeleiders te verbeteren. Zo hebben wetenschappers al ontdekt dat cupraten een hogere<br />
kritische temperatuur kunnen bereiken nadat ze zijn blootgesteld aan zuurstof. Dit proces<br />
duurt meerdere maanden en is daarom niet echt praktisch. Een andere ontdekking is dat een<br />
supergeleider onder hoge druk een hogere kritische temperatuur bereikt. Een supergeleider<br />
dient onder een druk van 14.000 atmosfeer te staan voordat er een verbeterd resultaat<br />
gemeten wordt. [37]<br />
Onlangs is er een echte doorbraak geweest binnen dit onderzoek. Japans onderzoek wees uit<br />
dat supergeleiders die hadden geweekt in particulier verkrijgbare alcoholische dranken een<br />
hogere kritische temperatuur hadden dan ze voorheen hadden. Zo hadden de Japanners<br />
ijzer-telluur-zwavellegering supergeleiders laten weken in rode wijn, witte wijn, bier, sake<br />
en whisky. Bij alle dranken werd er een verbeterd resultaat gemeten. Bij rode wijn was de<br />
supergeleider het meest verbeterd.<br />
Pagina | 22
Wij besloten om een herhalingsexperiment uit te voeren met een yttriumbariumkoperoxide<br />
supergeleider om te controleren of de theorie van de Japanse onderzoekers echt waar is en<br />
geen foute meting. De tweede stap in ons onderzoek was om een mogelijke theorie te<br />
kunnen onderbouwen met onze resultaten en een bijbehorende stof te kunnen vinden.<br />
2.3 Meetopstelling<br />
De benodigdheden voor ons experiment:<br />
10 liter vloeibaar stikstof<br />
YBCO supergeleiders uit Tsjechië<br />
Een thermokoppel met een bereik van 35 tot -200 Cº<br />
Het bewerkingsprogramma Coach, hier is het thermokoppel op aangesloten<br />
Piepschuimen bakje<br />
Een kleine sterke aardmetalen magneet<br />
Voor de proef hebben we een piepschuimen bakje uitgesneden van ongeveer 10 cm bij 20 cm.<br />
In het midden van het bakje stak de thermokoppel door de onderkant van het bakje in het<br />
bakje zelf. Zo konden wij de temperatuur meten van de supergeleider terwijl de magneet<br />
boven de supergeleider zweefde. Zodra de magneet daalde en de supergeleider terug ging<br />
naar de niet supergeleidende toestand lazen wij de temperatuur af op de computer die<br />
verbonden was met de thermokoppel.<br />
Figuur 13 - Een zijaanzicht van de schematische meetopstelling. Boven met de supergeleider en<br />
onder zonder de supergeleider.<br />
Pagina | 23
De piepschuimen opstelling hebben wij omwille van veiligheidsredenen in een grote<br />
piepschuimen bak geplaatst om eventueel overtollig vloeibaar stikstof op te vangen.<br />
Figuur 14 – De opstelling van ons experiment: links met supergeleider, rechts zonder<br />
supergeleider.<br />
2.4 De proefomschrijving<br />
Allereerst wordt de supergeleider op het thermokoppel geplaatst en wordt er gekeken of<br />
deze goed contact maakte met het thermokoppel. Vervolgens wordt het Coach<br />
bewerkingsprogramma gecontroleerd en of deze werkt. Nu alles in gereedheid is gebracht<br />
wordt vloeibaar stikstof in het bakje gegoten om zo de supergeleider te koelen. Na enkele<br />
minuten zal de gehele supergeleider gekoeld zijn tot onder de kritische temperatuur. Op dit<br />
moment kan de aard magneet boven de supergeleider gelegd worden, waar deze zal blijven<br />
zweven. Met andere woorden de magneet veroorzaakt het Meissner effect waardoor de<br />
magneet boven de supergeleider kan blijven zweven. Gedurende de proef kan op de<br />
computer de temperatuur van de supergeleider worden afgelezen.<br />
Doordat de omgevingstemperatuur veel hoger is dan de temperatuur van het vloeibare<br />
stikstof verdampt het vloeibare stikstof. Uiteindelijk zal alle stikstof verdampt zijn en kan de<br />
supergeleider zelf opwarmen. Zodra de temperatuur van de supergeleider begint te stijgen,<br />
zal er worden waargenomen dat de magneet zal dalen. Uiteindelijk zal deze op de<br />
supergeleider liggen. Op dit moment moet de temperatuur van de supergeleider worden<br />
afgelezen, deze temperatuur is de kritische temperatuur van de supergeleider.<br />
Pagina | 24
Hieronder een voorbeeld van hoe we de temperatuur hebben gemeten.<br />
Figuur 15 – De meting van de temperatuur tijdens de supergeleiding proef. Het<br />
punt waar de meting stopt, daar is de magneet plat op de supergeleider en is de<br />
supergeleider niet meer supergeleidend. Wij zijn deze meting gestart nadat de<br />
supergeleider in temperatuur begon te stijgen.<br />
2.5 Werkopstelling Supergeleider in wijn<br />
Een supergeleider heeft geweekt in rode wijn. De supergeleider heeft geweekt in een<br />
glaswerk, zoals in figuur 17 is te zien, gedaan samen met 49,1 ml rode wijn. Deze hebben we<br />
op 72 Cº precies 24 uur lang laten trekken in rode wijn, zoals ook in het experiment in Japan<br />
was gedaan (K. Deguchi; Y. Mizuguchi; Y. Kawasaki; T. Ozaki; S. Tsuda; T. Yamaguchi; Y.<br />
Takano, 2010). Het verwarmen gebeurde in een stoof zoals te zien is in figuur 16.<br />
Figuur 16 – De stoof die werd gebruikt voor het<br />
verwarmen van de wijn en supergeleider. De stoof<br />
had ook een kleine ventilator voor het afzuigen van<br />
eventueel verdampte alcohol.<br />
De supergeleider zat samen met de wijn in een speciaal soort glaswerk zoals is te zien in<br />
figuur 17 en figuur 18. De buisjes aan de bovenkant zorgde ervoor dat hij niet helemaal<br />
afgesloten was zodat als er eventueel alcohol zou verdampen, wat normaal pas bij 78 Cº<br />
gebeurt. Het was dus onmogelijk dat de supergeleider onder druk heeft geweekt.<br />
Pagina | 25
Figuur 17 – Het glaswerk zonder<br />
inhoud.<br />
Figuur 18 – Het glaswerk met<br />
supergeleider en wijn.<br />
Na 24 uur te hebben geweekt in de rode wijn hebben wij de supergeleider eruit gehaald. Uit<br />
waarnemingen konden wij concluderen dat de wijn de supergeleider lichtelijk aan aangetast.<br />
We hebben de wijn ,gebruikt bij het weken, gefiltreerd en een monster van de wijn<br />
rechtstreeks uit de fles naar de universiteit van Wageningen gestuurd om daar een<br />
massaspectrometrische meting van beide monster te laten maken. In de week waarin<br />
Wageningen had gezegd de metingen op te sturen hoorden wij dat ze het erg druk hebben<br />
gehad en dat Wageningen de metingen niet meer ging maken.<br />
Pagina | 26
Figuur 19 – De wijn na 24 uur. Goed is te zien<br />
dat de wijn de supergeleider heeft aangetast.<br />
De bruine kleur komt van de supergeleider.<br />
Figuur 21 – De supergeleider na het trekken in de<br />
wijn. Duidelijk is te zien dat de wijn de<br />
supergeleider heeft aangetast.<br />
Figuur 20 – De bruine stof afkomstig van de<br />
supergeleider dat achterbleef.<br />
Figuur 22 – De onderkant van supergeleider na het<br />
trekken in de wijn.<br />
Pagina | 27
2.6 Meetresultaten en waarnemingen<br />
In totaal hebben is de proef 10 keer herhaald, 5 keer met de gewone supergeleider als<br />
nulmeting en 5 met de supergeleider die in wijn heeft geweekt. Hieronder de meetresultaten.<br />
<strong>Supergeleiding</strong> nulmeting<br />
Meting Tc (ºC) ±0,5ºC Tc (K) ±0,5K<br />
1 -183,9 89,1<br />
2 -182,5 90,5<br />
3 -183,2 89,8<br />
4 -185,9 87,1<br />
5 -179,7 93,3<br />
Gemiddelde: -183,0 ºC 3 ºC 90,0 K 3 K<br />
<strong>Supergeleiding</strong> wijnmeting na 24 uur trekken in 49,1ml rode wijn op 72 ºC<br />
Meting Tc (ºC) ±0,5ºC Tc (K) ±0,5K<br />
1 -161,2 111,7<br />
2 -146,4 126,6<br />
3 -129,8 143,2<br />
4 -128,3 144,7<br />
5 -147,2 125,8<br />
Gemiddelde: -142,6 ºC 18 ºC 130,4 K 18 K<br />
Waarnemingen bij nulmeting<br />
De supergeleider zweeft mooi<br />
hoog, hij valt er alleen wel redelijk<br />
snel af doordat de magneet<br />
redelijk groot is vergeleken met<br />
de supergeleider.<br />
Waarnemingen bij nulmeting<br />
De supergeleider zweeft minder<br />
hoog dan bij de nulmeting,<br />
maar hij lijkt hierdoor wel<br />
stabieler te liggen.<br />
Pagina | 28
3. Wat gebeurt er op moleculair niveau met de<br />
supergeleider?<br />
Dit vraagstuk is nog volledig onbekend. Er zijn meerdere theorieën die zouden moeten<br />
verklaren waarom de supergeleider een hogere kritische temperatuur heeft na het weken in<br />
rode wijn. Een theorie houdt in dat langdurige blootstelling aan zuurstof de oorzaak is van<br />
de verhoging van de kritische temperatuur van de supergeleider. Een ander theorie is dat<br />
nog niet bekende stoffen uit de wijn worden opgenomen in de supergeleider en een<br />
verbeterende werking hebben op de supergeleider. We zullen een aantal theorieën<br />
behandelen.<br />
3.1 Zuurstofopname<br />
Het is bekend dat langdurige blootstelling aan zuurstof de kritische temperatuur van de<br />
supergeleider verhoogt. Dit lijkt een prima manier om de supergeleider te verbeteren, alleen<br />
duurt dit proces een paar maanden. Nu ontdekken wij dat de supergeleider na vierentwintig<br />
uur geweekt te hebben in rode wijn een hogere kritische temperatuur heeft. Dus de vraag is,<br />
wordt de zuurstofopname bevorderd door een stof uit de wijn?<br />
Allereerst kijken we naar de structuur van Yttriumbariumkoperoxide, omdat de structuur<br />
van de supergeleider gerelateerd is aan zijn fysische eigenschappen.<br />
Yttriumbariumkoperoxide behoort tot de Perovskite familie, een structuursoort. In deze<br />
structuursoort bevinden de zuurstofatomen zich in het midden. De precieze<br />
structuurformule van Yttriumbariumkoperoxide is YBa2Cu3O7−x, deze is echter geen ideale<br />
Perovskite structuur. De ideale structuurformule heeft 9 zuurstof atomen, de structuur zou<br />
er met 9 zuurstof atomen heel anders uit hebben gezien.<br />
Figuur 23 – (a) Structuur van<br />
hypothetische YBa2Cu3O9.<br />
(b) Schets van YBa2Cu3O7−x,<br />
verkregen van röntgenanalyse.<br />
Waarom is de structuur van het yttriumbariumkoperoxide niet ideaal? Waarschijnlijk ligt dit<br />
aan de hoge oxidatiegraad van koper. De ideale structuur zou ervoor zorgen dat er een<br />
koperoxidatiegraad van 11:3 zou zijn. Dit betekend dat er Cu 3+ en Cu 4+ aanwezig zou moeten<br />
zijn, zodat het koper atoom vier bindingen aan kan gaan, Cu 4+ is echter zeldzaam. De<br />
werkelijke structuur heeft dan ook een realistischere koperoxidatiegraad met een verhouding<br />
van 7:3. In dit geval zijn er Cu 2+ en Cu 3+ aanwezig.<br />
[17]<br />
Pagina | 29
We kunnen concluderen dat het heel goed mogelijk is dat een stof uit de wijn de<br />
zuurstofopname stimuleert en daardoor de ideale Perovskite structuur creëert. Door de<br />
opname van zuurstof zal het Cu 2+ en Cu 3+ moeten reageren tot Cu 3+ en Cu 4+, omdat het<br />
kristal elektrisch neutraal moet blijven.<br />
3.2 Fractals<br />
Een andere theorie waardoor de kritische temperatuur verhoogt tijdens het weken is<br />
gebaseerd op fractals. Fractals zijn curieuze figuren met een structuur die zichzelf tot op<br />
oneindig kleine schaal herhaalt. Dit wordt ook wel schaalinvariant genoemd. Fractals hebben<br />
oneindig veel details en motieven die steeds worden herhaald. Italiaanse fysici [30] ontdekte<br />
dat de kritische temperatuur van de supergeleider afhangt van zijn kwaliteit als fractal. Hoe<br />
groter de schaal waarbinnen die fractale structuur zich herhaalt, hoe hoger de kritische<br />
temperatuur.<br />
De kwaliteit van de fractals schijnt gerelateerd te zijn aan de aanwezigheid van zuurstof<br />
atomen. Zuurstof staat bekend als de schooier onder de elementen. De zuurstof atomen<br />
dwalen door het materiaal en vormen overal bindingen, maar het blijkt dat deze bindingen<br />
van zuurstof een fantastische ordening hebben. Er zit een geometrisch patroon in de<br />
zuurstofverbindingen dat schaalinvariant is van een micrometer tot enkele millimeters.<br />
Dus de supergeleider kan op verschillende manieren zijn veranderd. De supergeleider kan,<br />
door een of meerdere stoffen uit de rode wijn, zuurstof hebben opgenomen die de kwaliteit<br />
van de fractals heeft verbeterd. Of dit samenhangt met de ideale Perovskite structuur is<br />
volledig onbekend. Of een of meerdere stoffen uit de rode wijn hebben de zuurstof<br />
verbindingen opnieuw geordend, op eenzelfde manier waarop de zuurstof zou binden als<br />
tijdens de maanden lange blootstelling aan zuurstof.<br />
Een andere belangrijke vraag is wat de fractals te maken hebben met supergeleiding, want<br />
de fractals hebben toch niets te maken met de elektronen, of toch wel?<br />
De invloed van de schaalinvariantie ligt in de kwantum-kritikaliteit. Dat is de toestand die<br />
de elektronen vormen vlak voordat de supergeleider supergeleidend wordt. Vele elektronen<br />
nemen dan tegelijkertijd een ruimtelijke vorm aan die er op allerlei schalen hetzelfde uitziet.<br />
Van microscopische schaal tot macroscopische schaal. Hoe de kwantum-kritikaliteit de<br />
kritische temperatuur moet verhogen is onbekend. We tasten in het duister.<br />
Een lichtpuntje is dat Amerikaanse wetenschappers [30] meldden dat het gedrag van de<br />
elektronen in keramische materialen goed kan worden beschreven met formules uit de<br />
snaartheorie, formules om zwarte gaten te beschrijven.<br />
Zaanen (2010)[30]: “Het idee is dat materialen, als ze eenmaal in die kwantum-kritische fase<br />
zitten, wel supergeleidend moeten worden. Net zoals het binnen een bepaalde range<br />
onmogelijk is om aan een zwart gat te ontsnappen.<br />
Dat zou kunnen betekenen dat als de zuurstof schaalinvariant is, de elektronen dat het liefst<br />
ook worden. Maar vervolgens leidt dat ertoe dat ze, à la een zwart gat, gedwongen worden<br />
richting supergeleiding te gaan.”<br />
Pagina | 30
3.3 Magnetische ordening<br />
De laatste theorie, die kan verklaren waarom de kritische temperatuur van de supergeleider<br />
verhoogt tijdens het weken, heeft te maken met de ordening van de atomen in de<br />
supergeleider, dit noemt men magnetische ordening.<br />
De supergeleider zou bij de nulmeting te maken hebben gehad met magnetische ordening<br />
door het externe magnetisch veld. Door het externe magnetische veld richten de atomen van<br />
de supergeleider zich in een bepaalde vorm. Hierdoor verlaagd de kritische temperatuur van<br />
de supergeleider. Dit zou ook de verstoring van de fractals kunnen zijn, die door het externe<br />
magnetisch veld een mindere kwaliteit krijgen. Een of meerder stoffen uit de rode wijn<br />
worden opgenomen in de structuur van de supergeleider en zouden de magnetische<br />
ordening onderdrukken. Hierdoor zou de magnetische ordening niet lager de kritische<br />
temperatuur verlagen. Dus als we de nulmeting vergelijken met de meting na het weken van<br />
de supergeleider in rode wijn, dan zouden we dus kunnen spreken van een kritische<br />
temperatuur verhoging.<br />
Figuur 24 – Voorbeeld van drie verschillende<br />
mogelijkheden voor magnetische ordening.<br />
Magnetische ordening kan met pijlen die de<br />
magnetische richting aangeven worden<br />
omschreven.<br />
Pagina | 31
4. Welke stof heeft invloed op de supergeleider?<br />
We hebben nu een aantal theorieën besproken die mogelijk de reden zijn waarom de<br />
supergeleider een hogere kritische temperatuur krijgt na het weken in rode wijn. Maar een<br />
andere belangrijke vraag is: welke stof is hierbij belangrijk?<br />
4.1 Zuurstof opname<br />
Deze theorie voorspelde dat de supergeleider zuurstof atomen uit de rode wijn opneemt en<br />
hierdoor de ideale Perovskite structuur krijgt, wat de kritische temperatuur verhoogt. De<br />
verwachte stof die hiervoor verantwoordelijk kan worden gehouden is niet bekend, wel zijn<br />
er twee mogelijkheden, namelijk de alcohol en de andere mogelijke stof zijn de suikers. Maar<br />
een combinatie van deze stoffen is ook niet uitgesloten.<br />
Als vervolgonderzoek kan onze proef herhaald worden met gedestilleerde wijn, waarin geen<br />
alcohol meer zit. Als het resultaat hetzelfde uitpakt als bij onze proef, is er de alcohol<br />
ontkracht en kan er specifieker onderzoek naar suikers worden verricht om te bewijzen dat<br />
de suikers de zuurstof opname van de supergeleider bevorderen, zodat de supergeleider de<br />
Perovskite structuur krijgt en zo de kritische temperatuur wordt verhoogd. Nogmaals het is<br />
nog niet zeker of de vorming van de ideale Perovskite structuur de oorzaak is van de<br />
verhoogde kritische temperatuur.<br />
We hebben zelf wel geprobeerd om een supergeleider te weken in alcoholvrije rode wijn,<br />
maar dit is mislukt. Doordat de supergeleider tijdens de nulmetingen was gebroken, was<br />
deze tijdens het weken in alcoholvrije rode wijn te veel aangetast. We konden met deze<br />
supergeleider geen metingen meer doen, omdat de magneet te groot was voor een deel van<br />
de supergeleider. Ook dit wijnmonster hebben we naar Wageningen gestuurd. Dus als we de<br />
metingen nog krijgen kunnen we misschien toch een conclusie trekken uit de alcoholvrije<br />
rode wijn supergeleider.<br />
4.2 Fractals<br />
De fractals theorie stelt dat de kwaliteit van het geometrische patroon van de<br />
zuurstofbindingen samenhangt met de kritische temperatuur van de supergeleider. Hoe<br />
hoger de kwaliteit van de fractals, hoe hoger de kritische temperatuur van de supergeleider.<br />
Het geometrische patroon van de zuurstofbindingen kan op twee manieren verbeterd<br />
worden. De eerste is dat er zuurstofatomen worden opgenomen, die de kwaliteit van de<br />
fractals verbeteren, of dit samenhangt met de Perovskite structuur is onbekend. De tweede<br />
manier is dat stoffen uit de rode wijn de zuurstofbindingen herordenen, op eenzelfde manier<br />
hoe de verbindingen worden geordend tijdens de maanden lange blootstelling aan zuurstof.<br />
De stof die hiervoor verantwoordelijk zou zijn, kan net als bij de eerste theorie de alcohol, de<br />
suikers of een combinatie van beide stoffen zijn. Ook om deze theorie verder uit te werken<br />
moet eerst worden onderzocht of de alcohol enig invloed heeft op de verhoging van de<br />
kritische temperatuur. Daarna moet er onderzocht worden of de structuur van de<br />
Pagina | 32
supergeleider is veranderd in de ideale Perovskite structuur en er moet onderzoek gedaan<br />
worden naar de eventuele kwaliteit verbetering van de fractals. Uit dit onderzoek wordt er<br />
misschien iets duidelijk over deze theorieën.<br />
4.3 Magnetische ordening<br />
Magnetische ordening stelt dat de atomen in de supergeleider zich richten in een bepaald<br />
patroon, met als gevolg een verlaging van de kritische temperatuur van de supergeleider.<br />
Het is niet bekend of de magnetische ordening invloed heeft op de kwaliteit van de fractals,<br />
die door het magnetische veld verslechteren. Stoffen die de magnetische ordening<br />
onderdrukken zijn ofwel elementen afkomstig uit de alcohol of elektrisch geladen deeltjes<br />
die opgenomen worden door de supergeleider en het externe magnetische veld<br />
onderdrukken.<br />
Pagina | 33
Conclusie<br />
Wij begonnen dit PWS met de hoofdvraag “Wat is de invloed van drank op supergeleiding?”. De<br />
hoofdvraag splitsten wij in vier deelvragen:<br />
1. “Wat is supergeleiding?”<br />
2. “Welke manieren zijn er om een supergeleider bij een hogere temperatuur supergeleidend te<br />
maken?”<br />
3. “Wat gebeurt er op moleculair niveau met de supergeleider?”<br />
4. “Welke stof heeft deze invloed op de supergeleider?”<br />
1. “Wat is supergeleiding?”<br />
<strong>Supergeleiding</strong> is de weerstandloze vorm van geleiding. Voordat we ingaan op<br />
supergeleiding gaan we eerst normale geleiding behandelen.<br />
Een elektrische stroom is het verschil tussen hoeveel elektronen van de ene pool naar de<br />
andere pool stromen en andersom.<br />
De snelheid waarmee de elektronen stromen noemt men de driftsnelheid. Als de<br />
driftsnelheid nul is loopt er geen stroom. De driftsnelheid ontstaat door een elektrisch veld,<br />
hierdoor ondervinden de elektronen een coulombkracht. Het elektrisch veld ontstaat door<br />
een potentiaal verschil tussen beide kanten van de geleider.<br />
De elektronen versnellen door het elektrisch veld, deze versnelling is gelimiteerd. Dat komt<br />
doordat de elektronen verstrooid worden, ze botsen met atomen uit het rooster. Dit noemt<br />
men de gemiddelde botsingtijd van een elektron. Zo neemt de driftsnelheid toe door het<br />
elektrisch veld en af door de gemiddelde botsingtijd. De driftsnelheid stelt zich in als<br />
evenwicht. Doordat elektronen botsen met de atomen wordt de geleider warmer.<br />
Bij supergeleiding verdwijnt de elektrische weerstand als de supergeleider kouder is dan z’n<br />
eigen kritische temperatuur TC. Doordat de atomen minder hard trillen zorgt een<br />
voorbijkomend elektron tijdelijk voor een lokale concentratie positieve lading, doordat de<br />
atomen rond het elektron allemaal richting het elektron worden getrokken. Omdat een<br />
elektron veel sneller is dan een atoom, vindt het maximale effect pas plaats als het elektron al<br />
een eind weg is. Met als gevolg dat een tweede elektron zal worden aangetrokken door deze<br />
concentratie positieve lading. De elektronen oefenen op deze manier via het rooster een<br />
zwakke aantrekkende kracht op elkaar uit, men noemt dit een Cooperpaar. De<br />
coherentielengte van een Cooperpaar bedraagt ongeveer 100 nm. Het gevolg van deze grote<br />
afstand is dat er 106 andere elektronen uit andere Cooperparen tussen de twee elektronen uit<br />
het desbetreffende paar kunnen bevinden. Hierdoor vormt zich een macroscopische<br />
kwantumtoestand, waarin alle elektronen een zwakke kracht op elkaar uitoefenen via het<br />
rooster. Elektronen kunnen nu niet meer verstrooid worden, want dat zou betekenen dat ze<br />
in een andere kwantumtoestand komen. En dat is juist wat niet mogelijk is. Binnen deze<br />
Pagina | 34
kwantumtoestand wordt alle lading via de Cooperparen getransporteerd. Omdat<br />
Cooperparen geen weerstand kunnen hebben is het materiaal supergeleidend.<br />
2. “Welke manieren zijn er om een supergeleider bij een hogere temperatuur supergeleidend te<br />
maken?”<br />
Eerst behandelen we de oorzaak waarom de kritische temperatuur verschilt bij verschillende<br />
supergeleiders, vervolgens kijken we naar de externe factoren.<br />
De manier waarop supergeleiders terugkeren van supergeleidende toestand naar geleidende<br />
toestand verschilt. Supergeleiders zijn in te delen in twee groepen, type 1 supergeleiders en<br />
type 2 supergeleiders.<br />
Type 1:<br />
Element<br />
Kritische temperatuur tussen 0 -10 K<br />
Kritische veldsterkte rond de 0,2 T<br />
Karakteristiek penetratiediepte is kleiner dan de coherentielengte<br />
Type 2:<br />
Legering<br />
Kritische temperatuur tussen 20 -175 K<br />
Kritische veldsterkte tussen 20 – 30 T<br />
Karakteristieke penetratiediepte is grote dan de coherentielengte<br />
Twee kritische veldsterktes<br />
Bij type 1 supergeleiders keert de supergeleider terug naar niet supergeleidende toestand<br />
zodra de kritische veldsterkte wordt overschreden. Bij type 2 supergeleiders gaat de<br />
supergeleider na het overschrijden van de eerste kritische veldsterkte over op de vortextoestand.<br />
Hierin laat de supergeleider plaatselijk flux door in kleine gebiedjes die ieder door<br />
een elektronische tornado wordt omringt. Binnen de tornado is hij niet meer supergeleidend<br />
en buiten de tornado’s is hij nog wel supergeleidend. Nadat de magnetische veldsterkte<br />
groter is dan de tweede kritische veldsterkte laat de supergeleider de externe magnetische<br />
veldlijnen door en is weer in niet supergeleidende toestand.<br />
De kritische temperatuur van een supergeleider kan verhoogd worden door de<br />
supergeleider 24 uur lang op 70° Celsius te laten weken in een alcoholische drank, zoals rode<br />
wijn. Japans onderzoek heeft dit uitgewezen en wij gaan dit experiment herhalen om te<br />
onderzoek of dit echt zo is en wat de theorie achter dit fenomeen is.<br />
3. “Wat gebeurt er op moleculair niveau met de supergeleider?”<br />
Het is nog volledig onbekend wat precies de reden is dat de kritische temperatuur van een<br />
supergeleider hoger wordt na het weken in rode wijn.<br />
Pagina | 35
De eerste theorie is dat een stof uit de wijn de zuurstof opname van de supergeleider<br />
bevordert, hierdoor krijgt de supergeleider de perfecte Perovskite structuur die zorgt dat de<br />
kritische temperatuur van de supergeleider hoger wordt.<br />
De tweede theorie is dat een stof uit de wijn zorgt dat de fractals in de supergeleider een<br />
hogere kwaliteit krijgen, wat volgens Italiaans onderzoek samenhangt met de kritische<br />
temperatuur van de supergeleider.<br />
De derde theorie houdt in dat magnetische ordening de kritische temperatuur verlaagt. De<br />
magnetische ordening moet door een stof uit de wijn onderdrukt worden, waardoor de<br />
kritische temperatuur stijgt.<br />
4. “Welke stof heeft deze invloed op de supergeleider?”<br />
Wij verwachten dat een paar stoffen wel eens verantwoordelijk kunnen zijn voor de<br />
verhoogde kritische temperatuur van de supergeleider.<br />
Bij de zuurstof opname theorie verwachten wij dat de alcohol, de suikers of een combinatie<br />
van die twee verantwoordelijk is voor de verhoogde kritische temperatuur.<br />
Bij de fractals theorie denken wij dat dezelfde stoffen als bij de eerste theorie<br />
verantwoordelijk zijn voor de verhoogde kritische temperatuur, omdat bij deze theorie de<br />
supergeleider ook door zuurstofopname wordt verbeterd.<br />
Bij de magnetische ordening theorie verwachten wij dat elementen uit de alcohol of<br />
elektrisch geladen deeltjes het magnetische effect onderdrukken.<br />
Conclusie:<br />
Uit onze proef blijkt dat rode wijn de kritische temperatuur van de supergeleider verhoogt.<br />
Drie mogelijke theorieën kunnen verklaren waarom de kritische temperatuur van de<br />
supergeleider hoger is nadat de supergeleider heeft geweekt in de rode wijn, maar er is nog<br />
geen zekerheid. Ook de stof die verantwoordelijk is voor de verhoogde kritische<br />
temperatuur van de supergeleider is nog onbekend. We hebben een paar stoffen aangegeven<br />
die mogelijk verantwoordelijk zijn. Verder onderzoek moet gaan uitwijzen welke theorie en<br />
stof de reden zijn dat de kritische temperatuur van een supergeleider stijgt nadat je de<br />
supergeleider laat weken in rode wijn of andere alcoholische drank. Zo kan het experiment,<br />
wat wij hebben gedaan, herhaald worden met alcoholvrije rode wijn, om te onderzoeken wat<br />
de relevantie van alcohol is tijdens het weken van de supergeleider. Deze proef is bij ons niet<br />
gelukt. Verder kan de structuur van een geweekte supergeleider worden onderzocht via<br />
röntgenanalyse.<br />
Pagina | 36
Voordat supergeleiding maatschappelijk toepasbaar is moet supergeleiding op<br />
kamertemperatuur mogelijk zijn, daarom is het zaak dat er onderzoek gedaan wordt naar de<br />
kritische temperatuur. Zoals de kritische temperatuur zich nu ontwikkeld door de jaren heen<br />
gaat dit nog wel even duren. Als de ontwikkeling in hetzelfde tempo doorgaat als voorheen<br />
zal supergeleiding in het jaar 2228 mogelijk zijn.<br />
Pagina | 37
Discussie & reflectie<br />
Ons oorspronkelijke onderzoek ging over de invloed van wijn op een ijzer-telluurzwavellegering<br />
supergeleider. We waren van plan om deze zelf te maken. Nadat we een<br />
recept hadden gevonden om deze supergeleider te maken en erachter waren gekomen dat<br />
we dit onmogelijk op school konden doen, door het vereiste gebruik van machines die wij<br />
niet op school ter beschikking hebben, hebben we contact opgenomen met TU Delft. Via de<br />
telefoon vertelde de begeleider dat hij iemand wist die ons kon helpen, maar na de<br />
kerstvakantie ging de hele proef niet meer door, want TU Delft hielp liever niet mee aan<br />
PWS proeven, omdat ze de vraag naar hulp bij proeven niet aankunnen. We hebben toen ons<br />
onderzoek moeten aanpassen. De supergeleider die wij oorspronkelijk wilden gebruiken<br />
werd vervangen door een keramische supergeleider die wij via het internet hebben besteld.<br />
Uit onze metingen kwamen verbazingwekkende resultaten, de in wijn geweekte<br />
supergeleider bleef tot een veel hogere temperatuur supergeleidend. We hebben vijf<br />
nulmetingen en vijf metingen met de geweekte supergeleider gedaan. Uit alle resultaten<br />
kwam het antwoord dat de supergeleider verbeterd is. We hebben ons verdiept in de<br />
theorieën die zouden moeten verklaren hoe dit mogelijk is en hebben ontdekt, in<br />
tegenstelling met hoe we aan het begin van het PWS dachten, dat het niets te maken heeft<br />
met de afstand tussen de atomen.<br />
In de meetresultaten is te zien dat de in wijn geweekte supergeleider wisselvallige resultaten<br />
gaf. Deze verschillen tussen de onderlinge proeven zijn mogelijk veroorzaakt doordat de<br />
supergeleider op een andere plek met de thermokoppel in contact stond. We hebben<br />
daarnaast visueel moeten bevestigen wanneer de supergeleider helemaal lag, omdat wij niet<br />
de juiste benodigdheden hadden om de weerstand te meten van de supergeleider tijdens de<br />
proef. Desondanks beschouwen we onze proeven als betrouwbaar. De consequente<br />
resultaten bij de nulmeting gaf wel aan dat we redelijk exact konden meten met deze<br />
meetopstelling.<br />
Daarnaast is een afwijking van een paar graden niet relevant voor ons onderzoek. Ons doel<br />
was om aan te tonen dat het weken van een supergeleider in wijn invloed heeft op de<br />
kritische temperatuur van een supergeleider.<br />
Wij hebben hard gewerkt aan dit PWS. Niet alleen is de stof erg ingewikkeld ook<br />
organisatorisch was het niet makkelijk om alles voor elkaar te krijgen. De juiste<br />
benodigdheden verkrijgen en een betrouwbare meetopstelling bedenken waren een grote<br />
uitdaging. Dit is dan ook een van de punten die wij een volgende keer beter zouden doen.<br />
Heel vroeg zelf de benodigdheden regelen en dit niet door een andere universiteit laten<br />
regelen die meestal wat minder nauw nemen met de tijd. Desondanks hebben we alle<br />
benodigdheden toch weten te verkrijgen en hebben een betrouwbaar onderzoek kunnen<br />
uitvoeren.<br />
Wij zijn dan ook erg trots dat alles is gelukt. We hebben onszelf verdiept in supergeleiding<br />
en we denken dat we al aardig gespecialiseerd zijn in dit onderwerp.<br />
Pagina | 38
Vervolg onderzoeken zijn vereist om erachter te komen welke manier en stof<br />
verantwoordelijk is voor het verhogen van de kritische temperatuur van de supergeleider.<br />
Pagina | 39
Samenvatting Nederlands<br />
Ons profielwerkstuk richt zich op supergeleiding en vooral, hoe kan de kritische<br />
temperatuur van een supergeleider worden verhoogt. Wij hebben naar aanleiding van een<br />
experiment in Japan gekeken wat de invloed van drank is op de supergeleider met<br />
samenstelling YBCO.<br />
Tot onze verbazing heeft het weken van een supergeleider in rode wijn een positief effect<br />
gehad op de kritische temperatuur, Tc. Waar eerst de gemiddelde Tc 90 Kelvin was, steeg dit<br />
na 24 uur lang weken in rode wijn op 70° Celsius naar een gemiddelde Tc van 130 Kelvin.<br />
Zichtbaar was dat de in wijn geweekte supergeleider minder krachtig was, de magneet<br />
zweefde minder hoog tijdens het Meissner effect, desondanks was de kritische temperatuur<br />
aanzienlijk hoger.<br />
De reden voor de verhoogde kritische temperatuur is onbekend, wel hebben we<br />
verschillende theorieën die het verschijnsel kunnen verklaren.<br />
Zo verwachten wij dat alcohol, suikers of een combinatie van deze twee de zuurstofopname<br />
van de supergeleider versnellen wat een positieve invloed heeft op de kritische temperatuur.<br />
Tweede mogelijkheid is dat een van hierboven genoemde stoffen de kwaliteit van de<br />
supergeleider als fractal verbetert. Bewezen is dat de kwaliteit als fractal samenhangt met de<br />
kritische temperatuur.<br />
Een andere mogelijkheid is dat elementen uit de alcohol of elektrisch geladen deeltjes de<br />
magnetische ordening in de supergeleider, ten gevolge het extern magnetisch veld,<br />
onderdrukt. Ook een hogere kritische temperatuur tot gevolg.<br />
Verder onderzoek moet bewijzen welke theorie deze verhoging in de kritische temperatuur<br />
veroorzaakt.<br />
Pagina | 40
Samenvatting Engels<br />
Our final study project focuses on superconductivity and foremost, how to increase the<br />
critical temperature of a superconductor. In response of an experiment done in Japan we<br />
have studied the influence of alcoholic beverages on the critical temperature of<br />
superconductors with the composition YBCO.<br />
To our astonishment had soaking the superconductor in red wine a positive effect on the<br />
critical temperature, Tc. Where the average critical temperature first was 90,0 Kelvin, it<br />
increased after soaking the superconductor for 24 hours in red wine on 70° Celsius to an<br />
average critical temperature of 130,4 Kelvin. Visible was that the effect of the wine on the<br />
superconductor wasn´t only positive, the superconductor was less powerful and the magnet<br />
flew less high during the Meissner effect. Nonetheless had the critical temperature increased<br />
significantly.<br />
What was causing this increase in the critical temperature is unknown, but there are various<br />
possibilities which can explain this phenomenon.<br />
We expect that the alcohol, sugars or a combination of these two accelerate the oxygen intake<br />
of the superconductor, what has a positive effect on the critical temperature.<br />
The second possibility is that one of the materials listed above increase the quality of the<br />
superconductor as a fractal. Proven is the cohesion between the quality of a superconductor<br />
as fractal, and the critical temperature.<br />
Another possibility is that elements from the alcohol or electrical charged particles suppress<br />
the magnetization of the superconductor, which occurs as a result of the external magnetic<br />
field. Also leading to a higher critical temperature.<br />
Further research should give a clear answer to the reason for this increase in critical<br />
temperature.<br />
Pagina | 41
Literatuurlijst<br />
1. Wikipedia.org (2011). Magnetic field. Geraadpleegd op 4 oktober, 2011 van<br />
http://en.wikipedia.org/wiki/Magnetic_field<br />
2. Wikipedia.org (2011). Superconductivity. Geraadpleegd op 4 oktober, 2011 van<br />
http://en.wikipedia.org/wiki/Superconductor<br />
3. Wikipedia.org (2011). List of superconductors. Geraadpleegd op 4 oktober, 2011 van<br />
http://en.wikipedia.org/wiki/List_of_superconductors<br />
4. Wikipedia.org (2011). High-temperature superconductivity. Geraadpleegd op 4<br />
oktober, 2011 van http://en.wikipedia.org/wiki/Hightemperature_superconductivity<br />
5. Wikipedia.org (2011). Cooper pair. Geraadpleegd op 4 oktober van<br />
http://en.wikipedia.org/wiki/Cooper_pair<br />
6. Wikipedia.org (2011). Flux pumping. Geraadpleegd op 4 oktober, 2011 van<br />
http://en.wikipedia.org/wiki/Flux_pumping<br />
7. Wikipedia.org (2011). Tesla (unit). Geraadpleegd op 4 oktober, 2011 van<br />
http://en.wikipedia.org/wiki/Tesla_(unit)<br />
8. Wikipedia.org (2011). Magnetic moment. Geraadpleegd op 4 oktober, 2011 van<br />
http://en.wikipedia.org/wiki/Magnetic_moment<br />
9. Wikipedia.org (2011). Magnetic flux. Geraadpleegd op 4 oktober, 2011 van<br />
http://en.wikipedia.org/wiki/Magnetic_flux<br />
10. Aalderink, B. <strong>Supergeleiding</strong>, hoe werkt dat? Geraadpleegd op 4 oktober, 2011 van<br />
http://www.natuurkunde.nl/artikelen/view.do?supportId=199779<br />
11. Borgdorff, A. Nobelprijs 2003 Natuurkunde. <strong>Supergeleiding</strong>.. Geraadpleegd op 4<br />
oktober, 2011 van http://www.natuurkunde.nl/artikelen/view.do?supportId=208806<br />
12. Wikipedia.org. Vector field. Geraadpleegd op 4 oktober, 2011 van<br />
http://en.wikipedia.org/wiki/Vector_field<br />
13. Visionair.nl. Energieopslag in een supergeleider. Geraadpleegd op 4 oktober, 2011 van<br />
http://www.visionair.nl/ideeen/wereld/energieopslag-in-een-supergeleider/<br />
14. Dijkgraaf, A. [<strong>Supergeleiding</strong> zat]. Geraadpleegd op 6 oktober, 2011 van<br />
http://www.c2w.nl/supergeleiding-zat.123924.lynkx<br />
15. Visionair.nl. ‘<strong>Supergeleiding</strong> op bijna kamertemperatuur bereikt’. Geraadpleegd op 7<br />
oktober, 2011 van http://www.visionair.nl/wetenschap/supergeleiding-op-bijnakamertemperatuur-bereikt/<br />
Pagina | 42
16. Ter Brake, M. ‘Geef supergeleiding prominente rol in duurzame energie’.<br />
Geraadpleegd op 7 oktober, 2011 van http://www.utwente.nl/nieuws/oratie-marcelter-brake<br />
17. Scholieren lab, ‘Inhoud van de workshop’. Geraadpleegd op 7 oktober, 2011 van<br />
http://scholierenlab-test.tudelft.nl/wp-content/uploads/2011/10/<strong>Supergeleiding</strong>-<br />
Workshop.pdf<br />
18. De Kuyper, P. ‘Prijs van supergeleiding is de koeling’. Geraadpleegd op 7 oktober,<br />
2011 van http://www.utnieuws.nl/achtergrond/%E2%80%98prijs-vansupergeleiding-de-koeling%E2%80%99<br />
19. Jekel, D. Koud de laagste weerstand. Geraadpleegd op 25 oktober, 2011 van<br />
http://www.wetenschap24.nl/nieuws/artikelen/2011/april/Koud-de-laagsteweerstand.html<br />
20. Jekel, D. Wetenschap met rode wijn. Geraadpleegd op 25 oktober, 2011 van<br />
http://www.wetenschap24.nl/nieuws/artikelen/2011/januari/Wetenschap-metrode-wijn.html<br />
21. Wikipedia.org(2011). Iron-based superconductor. Geraadpleegd op 25 oktober, 2011<br />
van<br />
http://translate.google.nl/translate?hl=nl&sl=en&tl=nl&u=http%3A%2F%2Fen.wiki<br />
pedia.org%2Fwiki%2FIron-based_superconductor&anno=2<br />
22. Arxiv.org(2011). Moisture-induced superconductivity in FeTe0.8S0.2. Geraadpleegd<br />
op 16 december, 2011<br />
http://arxiv.org/ftp/arxiv/papers/0912/0912.2240.pdf<br />
23. Arxiv.org(2011). Alcoholic beverages induce superconductivity in FeTe1-xS.<br />
Geraadpleegd op 21 december, 2011.<br />
http://arxiv.org/ftp/arxiv/papers/1008/1008.0666.pdf<br />
(dit is het oorspronkelijke artikel/verslag van de het experiment)<br />
24. engineersonline.nl (2012). Natuurkundige beschrijven een nieuw soort supergeleiding.<br />
Geraadpleegd op 20 februari van http://www.engineersonline.nl/nieuws/id18825natuurkundigen-beschrijven-nieuw-soort-supergeleiding.html<br />
25. wikipedia.org (2012). Type-1.5 superconductor. Geraadpleegd op 20 februari van<br />
http://en.wikipedia.org/wiki/Type-1.5_superconductor<br />
26. doitpoms.ac.uk (2012). Superconductivity. Geraadpleegd op 3 maart van<br />
http://www.doitpoms.ac.uk/tlplib/superconductivity/index.php<br />
27. marts100.com (2012). Superconductivity. Geraadpleegd op 2 maart van<br />
http://www.marts100.com/supercon_top.htm<br />
28. Nave, R. Cooper pairs. Geraadpleegd op 2 maart van http://hyperphysics.phyastr.gsu.edu/hbase/solids/coop.html<br />
Pagina | 43
29. Wikipedia.org (2011). Perovskite (structure). Geraadpleegd op 5 maart van<br />
http://en.wikipedia.org/wiki/Perovskite_(structure)<br />
30. Engels, J. Het nut van fractale viezigheid. Geraadpleegd op 5 maart van<br />
http://www.wetenschap24.nl/nieuws/artikelen/2010/augustus/Het-nut-vanfractale-viezigheid.html<br />
31. Wikipedia.org. Fractal. Geraadpleegd op 5 maart van<br />
http://en.wikipedia.org/wiki/Fractal<br />
32. Physorg.com. Japanse scientists use alcoholicdrinks to induce superconductivity.<br />
Geraadpleegd op 5 maart van http://www.physorg.com/news/2011-03-japanesescientists-alcoholic-superconductivity.html<br />
33. Studeersnel.nl. Tentamen Vaste Stof Fysica TN2843. Geraadpleegd op 7 maart van<br />
http://www.studeersnel.nl/download_file.php?download=YTozOntzOjI6ImlkIjtzOj<br />
Q6IjgyNTQiO3M6OToidGltZXN0YW1wIjtzOjEwOiIxMzA2ODc2NjIxIjtzOjQ6Im5hY<br />
W0iO3M6MTA6IjIwMDQwMS5wZGYiO30=<br />
34. Studeersnel.nl. Antwoorden tentamen Vaste Stof Fysica TN2843. Geraadpleegd op 7<br />
maart van<br />
http://www.studeersnel.nl/download_file.php/200401_antw.pdf?download=YToyO<br />
ntzOjI6ImlkIjtzOjQ6IjgyNTUiO3M6NDoibmFhbSI7czoxNToiMjAwNDAxX2FudHcuc<br />
GRmIjt9<br />
35. Wikipedia.nl. Elektroforese. Geraadpleegd op 7 maart van<br />
http://nl.wikipedia.org/wiki/Elektroforese<br />
36. AudioFreaks.nl. De natuurkundige aspecten. Geraadpleegd op 8 maart van<br />
http://forum.audiofreaks.nl/index.php?topic=14205.330<br />
37. Visser de, A. Hoge druk versterkt supergeleiding in ferromagneet. Geraadpleegd op 7<br />
oktober van http://www.fom.nl/live/nieuws/artikel.pag?objectnumber=100226<br />
Pagina | 44
Bijlagen<br />
Bijlage 1: Het supergeleiding experiment<br />
<strong>Supergeleiding</strong> is theoretisch gezien ontzettend interessant, maar het fenomeen<br />
supergeleiding is ook ontzettend interessant om mee te experimenteren. We hebben<br />
verschillende keren experimenten gedaan, bij de workshop supergeleiding op de TU Delft en<br />
op school in het scheikunde lab.<br />
TU Delft<br />
We hebben hier een workshop bijgewoond waarbij we kennis konden maken met<br />
<strong>Supergeleiding</strong> en het Meissner effect met eigen ogen konden zien. De opstelling was<br />
redelijk simpel en er kwam dan ook geen meten aan te pas. Dit was puur om het te<br />
demonstreren, en niet bedoeld voor metingen.<br />
De meetopstelling bestond uit een piepschuimen bakje met hierin gelegd de supergeleider.<br />
Het vloeibare stikstof werd zonder enige bescherming voor de ogen of handen in het bakje<br />
gegoten, waarna de magneet op de supergeleider werd gelegd.<br />
Figuur 25 – Boven, een kleine magneet zwevend<br />
boven een YBCO supergeleider.<br />
Figuur 26 – Rechts, Een grote magneet zwevend boven<br />
een sterkere supergeleider.<br />
Pagina | 45
Bijlage 2: Werkopstelling Destilleren wijn<br />
Aanvankelijk wilden we nog een experiment doen om te onderzoeken wat de invloed van<br />
alcohol in de wijn is op de supergeleider. Hiervoor hebben we de wijn gedestilleerd en de<br />
supergeleider in de alcoholvrije wijn laten weken, figuur 27, een foto van de opstelling.<br />
Helaas was deze proef mislukt, doordat de supergeleider te veel was aangetast. Dit kwam<br />
doordat de supergeleider bij een eerdere proef was gebroken, waardoor de supergeleider<br />
zodanig was aangetast dat we alleen een stukje supergeleider konden gebruiken. Dit stukje<br />
was niet sterk genoeg om de magneet te laten zweven en dus konden we geen metingen<br />
doen.<br />
Figuur 27 – De werkopstelling voor het destilleren van de wijn.<br />
Pagina | 46
Bijlage 3: Zelf maken van een supergeleider<br />
In het begin van ons onderzoek waren we van plan om zelf een ijzer-telluur-zwavellegering<br />
supergeleider te maken, helaas bleek niet mogelijk. Desondanks voegen we het vertaalde<br />
recept toe in deze bijlage<br />
Maken van de supergeleider FeTe 1-x S x :<br />
Benodigheden:<br />
- Een oven<br />
- Te<br />
- TeS<br />
- Fe<br />
- Granulator (pneumatische pers die kleine bolletjes kan maken)<br />
- Wat in het Engels een ‘evacuate quartz tube’ wordt genoemd.<br />
Recept:<br />
Stop de poeders van Fe, Te en TeS in een evacuate quartz tube met de poeders in de<br />
verhouding: FeTe0.8S0.2 en verwarm deze vervolgens 10 uur op 600°C.<br />
Na het afkoelen van de oven de poeders samenpersen tot een ronde vorm. Gebruik hiervoor<br />
de Granulator. Hierna weer terug in de evacuate quartz tube en weer 10 uur verwarmen op<br />
600°C.<br />
Maken van de supergeleider YBCO:<br />
Dit is de supergeleider die wij hebben gebruikt, alleen hebben wij hem gekocht en niet zelf<br />
gemaakt.<br />
Benodigheden:<br />
1,13 gram Yttriumoxide<br />
3,95 gram Bariumcarbonaat<br />
2,39 gram Koperdioxide<br />
Mortier (vermaler voor malen van stoffen)<br />
Malletje voor blokje/pilletje<br />
Technische oven (Benodigde max temp 950 celsius, keramische oven misschien ook<br />
goed?)<br />
Veiligheidsvoorschriften<br />
Zuurstoffles<br />
Zuurstof regelaar<br />
Aceton<br />
Pagina | 47
Weeg de grondstoffen afzonderlijk en nauwkeurig af en stop deze in een apart mengkom.<br />
Zodra ze daar inzitten voegen we ze alle drie bij elkaar in een andere mengkom, in<br />
proporties. Vervolgens moeten de drie stoffen worden fijn gemalen tot heel fijn poeder.<br />
Dit poeder moet in een malletje met een beetje aceton om het bij elkaar te houden, en<br />
vervolgens moet dit worden geperst in een pers met 10 ton kracht per c/m 2.<br />
Hierna gaat het blokje de oven in.<br />
Doe het blokje in de oven en zet de oven vervolgens aan. Laat de oven opwarmen tot 950 ºC<br />
met stappen van 75 ºC, in 13 uur tijd.<br />
Hierna aansluitend de supergeleider 18 uur op 950 ºC laten bakken.<br />
Nu gaan moet de oven geleidelijk weer worden teruggebracht naar 0 ºC.<br />
Dit opnieuw met stapjes van 75 ºC.<br />
Zodra de dalende temperatuur bij de 750 ºC is, is het belangrijk dat het tot de 500 ºC<br />
langzamer gaat, dit is zeer van belang voor het optimaliseren van de supergeleider.<br />
De stappen die tussen de 750 ºC en 500 ºC per 50 ºC.<br />
Zodra bij de 400 ºC aangekomen is het belangrijk dat er zuurstof toegevoegd wordt.<br />
Voeg 1,1 atmosfeer in de oven toe om er voor te zorgen dat de supergeleider beter<br />
afkoelt. De totale afkoel tijd is ongeveer 16 uur, maar ligt ook aan de soort oven.<br />
Pagina | 48
Bijlage 4: Afleiding van de botsingtijd<br />
[9]<br />
Vd = de driftsnelheid van de elektronen in<br />
= botsingstijd van de elektronen in seconde<br />
=<br />
m = massa van een elektron (9,1 . )<br />
= elektroforese mobiliteit in<br />
voorbeeld opgave:<br />
De elektroforese mobiliteit van koper is 0,0032<br />
Door de volgende formule in te vullen kunnen we botsingstijd berekenen.<br />
, weg delen<br />
,q en<br />
naar rechts halen<br />
, waarden invullen<br />
= seconde<br />
Pagina | 49
Logboek Tjalling<br />
Datum Hoe lang Wat gedaan Wat nog niet gedaan<br />
5 oktober 2011 2 uur -Verdiepen in stof<br />
- dropboxaccount opzetten<br />
-onderwerp:supergeleiding<br />
-bronnen<br />
Hoofdvraag verzonnen<br />
6 oktober 2011 1 uur -Verder verdiepen in stof Nog geen definitieve<br />
-Potentiële hoofdvragen opstellen<br />
-Bronnen bijwerken<br />
hoofdvraag<br />
7 oktober 2011 1 uur -3 potentiële hoofdvragen Nog geen definitieve<br />
verzonnen<br />
-Bronnen bijwerken<br />
hoofdvraag<br />
25 oktober 2 uur -Plan van aanpak af<br />
Go/no go moment<br />
2011<br />
-Bronnen bijwerken<br />
-Experiment bedacht<br />
Contact opnemen TU Delft<br />
9 november 1 uur -Aanmelden workshop TU Delft<br />
2011<br />
-basistheorie supergeleiding<br />
bekeken<br />
17 november 5 uur Workshop TUDelft:<br />
-Deelvragen aanpassen<br />
2011<br />
-Basistheorie supergeleiding -‘Recept’ voor het maken<br />
-Gekeken naar mogelijkheden van supergeleiders<br />
voor onderzoeken in praktijk (is vinden/supergeleiders<br />
mogelijk, supergeleiders zelf<br />
maken/kopen)<br />
kopen<br />
17 november 2 uur -‘Recept’ voor zelf maken/kopen -geen recept gevonden voor<br />
2011<br />
van supergeleiders.<br />
ijzer-telluurzwavellegering,<br />
de<br />
specifieke supergeleider<br />
voor drank test<br />
19/20 2 uur -Met tu Delft contact zoeken -geen recept<br />
november<br />
-mogelijk om Te te verkrijgen via -geen plek om proef uit te<br />
2011<br />
school: €11 per 10 gram<br />
voeren<br />
21 december 3 uur -Recept voor supergeleider -contact zoeken met TU<br />
2011<br />
gevonden<br />
Delft voor iemand die ons<br />
-proefdetails/opstelling<br />
kan helpen met de proef<br />
opgezocht<br />
-nog niet alle benodigheden<br />
voor de proef<br />
7 december 0,5 uur -Deelvragen herzien -theorie<br />
14 december 0,5 uur -definitieve deelvragen opgesteld -theorie<br />
17 december 4 uur -Verdiept in stof<br />
-theorie helemaal<br />
-theorie geschreven<br />
-volgorde van het verhaal<br />
bedacht<br />
uitwerken<br />
2 jan – 8 jan. 6 uur -Uitwerken van de theorie -bevestiging practicum<br />
9 januari 5 uur -Deelvragen 1 en 2 af<br />
-opnieuw contact opnemen<br />
-afwijzing practicum<br />
-nieuw practicum bedacht<br />
met Ad van TU Delft<br />
10 januari 2 uur -verbetering deelvraag 1 en 2<br />
-achtergrond artikel meissner<br />
effect geschreven<br />
Pagina | 50
20 februari 5 uur -Ingelezen type supergeleider<br />
-begin hoofdstuk 2<br />
-volledig hoofdstuk 2 afmaken<br />
21 februari 4 uur -nul proef supergeleiding<br />
-supergeleider in wijn laten<br />
trekken<br />
-wijn supergeleider proef<br />
22 februari 4 uur -Wijn supergeleider proef -wijn destilleren en<br />
wageningen vragen om<br />
massaspectrometie wijn te<br />
maken<br />
23 februari 2 uur -wijn gedestilleerd en alcoholvrije -contact opgenomen met<br />
superegeleider proef uitgevoerd Wageningen<br />
2 maart 6 uur -verslag bij elkaar gevoegd<br />
-lay out gefixt<br />
-resultaten en foto’s in het verslag<br />
verwerkt<br />
3 maart 4 uur -verbeteren deelvraag 1 en 2<br />
-info opzoeken deelvraag 3 en 4<br />
4-5 maart 10 uur -afmaken deelvraag 1 en 2<br />
-contact opgenomen met<br />
Wageningen voor wijnanalyse<br />
6 - 7maart 10 uur -meetopstelling<br />
-proefomschrijving<br />
-meetresultaten<br />
8 maart 3 uur -Alles doorgelezen en eventueel<br />
verbetert.<br />
-laatste aanpassingen aan de layout<br />
-samenvatting nederlands<br />
-samenvatting engels<br />
-deelvragen 3 en 4<br />
geschreven<br />
-voorwoord, inleiding,<br />
reflectie, conclusie, bijlagen<br />
-verbeteren deelvragen 1,2<br />
deelvragen 3 en 4<br />
geschreven<br />
-voorwoord, inleiding,<br />
reflectie, conclusie, bijlagen<br />
-deelvraag 4 afmaken<br />
- inleiding, reflectie,<br />
conclusie, bijlagen,<br />
samenvatting<br />
-alles nakijken<br />
-samenvatting<br />
-antwoord wageningen<br />
-samenvatting in japans?<br />
Pagina | 51
Logboek Max<br />
Datum Hoe lang Wat gedaan Wat nog niet gedaan<br />
5 oktober 2011 2 uur -Verdiepen in stof<br />
- dropboxaccount opzetten<br />
-onderwerp:supergeleiding<br />
-bronnen<br />
Hoofdvraag verzonnen<br />
6 oktober 2011 1 uur -Verder verdiepen in stof<br />
Nog geen definitieve<br />
-Potentiële hoofdvragen opstellen<br />
-Bronnen bijwerken<br />
hoofdvraag<br />
7 oktober 2011 1 uur -3 potentiële hoofdvragen Nog geen definitieve<br />
verzonnen<br />
-Bronnen bijwerken<br />
hoofdvraag<br />
25 oktober 2 uur -Plan van aanpak af<br />
Go/no go moment<br />
2011<br />
-Bronnen bijwerken<br />
-Experiment bedacht<br />
Contact opnemen TU Delft<br />
9 november 1 uur -Aanmelden workshop TU Delft<br />
2011<br />
-basistheorie supergeleiding<br />
bekeken<br />
17 november 5 uur Workshop TUDelft:<br />
-Deelvragen aanpassen<br />
2011<br />
-Basistheorie supergeleiding -‘Recept’ voor het maken<br />
-Gekeken naar mogelijkheden van supergeleiders<br />
voor onderzoeken in praktijk (is vinden/supergeleiders<br />
mogelijk, supergeleiders zelf<br />
maken/kopen)<br />
kopen<br />
17 november 2 uur -‘Recept’ voor zelf maken/kopen -geen recept gevonden voor<br />
2011<br />
van supergeleiders.<br />
ijzer-telluur-zwavellegering,<br />
de specifieke supergeleider<br />
voor drank test<br />
19/20<br />
2 uur -Met tu Delft contact zoeken -geen recept<br />
november<br />
-mogelijk om Te te verkrijgen via -geen plek om proef uit te<br />
2011<br />
school: €11 per 10 gram<br />
voeren<br />
21 december 3 uur -Recept voor supergeleider -contact zoeken met TU<br />
2011<br />
gevonden<br />
Delft voor iemand die ons<br />
-proefdetails/opstelling<br />
kan helpen met de proef<br />
opgezocht<br />
-nog niet alle benodigheden<br />
voor de proef<br />
7 december 0,5 uur -Deelvragen herzien -theorie<br />
14 december 0,5 uur -definitieve deelvragen opgesteld -theorie<br />
17 december 4 uur -Verdiept in stof<br />
-theorie geschreven<br />
-volgorde van het verhaal bedacht<br />
-theorie helemaal uitwerken<br />
2 jan – 8 jan. 6 uur -Uitwerken van de theorie -bevestiging practicum<br />
9 januari 5 uur -Deelvragen 1 en 2 af<br />
-opnieuw contact opnemen<br />
-afwijzing practicum<br />
-nieuw practicum bedacht<br />
met Ad van TU Delft<br />
10 januari 2 uur -verbetering deelvraag 1 en 2<br />
-achtergrond artikel meissner<br />
effect geschreven<br />
20 februari 5 uur -Ingelezen type supergeleider Theorie type 1.5<br />
-begin hoofdstuk 2<br />
volledig hoofdstuk 2<br />
Pagina | 52
21 februari 4 uur -nul proef supergeleiding<br />
-supergeleider in wijn laten<br />
trekken<br />
afmaken<br />
-wijn supergeleider proef<br />
22 februari 4 uur -Wijn supergeleider proef -wijn destilleren en<br />
wageningen vragen om<br />
massaspectrometie wijn te<br />
maken<br />
23 februari 2 uur -wijn gedestilleerd en alcoholvrije -contact opgenomen met<br />
superegeleider proef uitgevoerd Wageningen<br />
3 maart 4 uur -verbeteren deelvraag 1 en 2 deelvragen 3 en 4<br />
-info opzoeken deelvraag 3 en 4 geschreven<br />
-voorwoord, inleiding,<br />
reflectie, conclusie, bijlagen<br />
4-5 maart 10 uur -afmaken deelvraag 1 en 2<br />
-Deelvraag 3 geschreven<br />
-begonnen deelvraag 4<br />
-Voorwoord geschreven<br />
6 - 7maart 10 uur -deelvraag 4<br />
-inleiding<br />
-discussie<br />
-conclusie<br />
8 maart 3 uur -Alles doorgelezen en eventueel<br />
verbetert.<br />
-laatste aanpassingen aan de layout<br />
10 maart 4 uur -verbeteren conceptversie<br />
12 maart 4 uur - verbeteren conceptversie<br />
-deelvraag 4 afmaken<br />
- inleiding, reflectie,<br />
conclusie, bijlagen,<br />
samenvatting<br />
-alles nakijken<br />
-samenvatting<br />
-antwoord wageningen<br />
-samenvatting in japans?<br />
Pagina | 53
Eigenverklaring<br />
Ondergetekende, …………………………….. (naam) verklaart<br />
- dat dit PWS eigen werk is;<br />
- dat alles wat overgenomen is uit enige bron voorzien is van een correcte<br />
bronvermelding.<br />
Heemstede, ……………………………………(datum)<br />
Handtekening:<br />
…………………………………………………..<br />
Ondergetekende, …………………………….. (naam) verklaart<br />
- dat dit PWS eigen werk is;<br />
- dat alles wat overgenomen is uit enige bron voorzien is van een correcte<br />
bronvermelding.<br />
Heemstede, ……………………………………(datum)<br />
Handtekening:<br />
…………………………………………………..<br />
Pagina | 54
Beoordeling<br />
Vakspecifieke beoordeling van de inhoud van een profielwerkstuk voor<br />
natuurkunde, scheikunde, biologie, NLT, vakgedeelte Experimenteel Onderzoek<br />
Pagina | 55
Pagina | 56