Vervorming wekt elektrische stroom op in chirale supergeleider

"Je hebt geen elektrische spanning of een magnetisch veld nodig", licht onderzoeksleider Cristiane Morais Smith van de Universiteit Utrecht toe. "Het is eigenlijk een soort Origami-elektronica: als je het materiaal op de juiste manier vervormt, gaat een elektrische stroom lopen; buig je het terug, dan stopt de stroom."

Majorana-deeltjes

Het verschil tussen een ‘gewone’ en een chirale supergeleider is dat de elektronen zich niet alleen in paren door het materiaal bewegen, maar dat deze paren bovendien om elkaar heen roteren. Aan de uiteinden van draden van chirale supergeleiders kunnen daardoor Majorana-deeltjes ontstaan. Hiervan wordt verondersteld dat ze ideale kwantum-bits.

Geometrisch Meissner effect

In een gewone supergeleider kan een elektrische stroom worden opgewekt door een magneet in de buurt te brengen (het Meissner effect). Dit onderzoek toont nu theoretisch aan dat in een hele dunne (tweedimensionale) laag van een chirale supergeleider een vergelijkbaar effect optreedt als zo’n laag wordt gekromd. Dit betekent dat er ook een elektrische stroom loopt en dat sprake is van een geometrische versie van het Meissner effect.

Chirale elektronenparen

"In een tweedimensionale chirale supergeleider roteren alle elektronenparen in hetzelfde vlak. Door een kromming raakt hun baan verstoord. Om het effect van die verstoring teniet te doen, ontstaat er een magnetisch veld", legt mede-onderzoeker Anton Quelle uit. "De algemene regel bij dit geometrische Meissner effect is dat in tweedimensionale chirale supergeleiders kromming plus magneetveld nul moet zijn, net als bij het gewone Meissner effect."

‘Smoking gun’

Het (gewone) Meissner effect zorgt ervoor dat bij een gewone supergeleider nooit een magnetisch veld loodrecht op het oppervlak ontstaat. "Dus als loodrecht op het oppervlak wél een magnetisch veld aanwezig is, dan is dat een ‘smoking gun’ bewijs dat het gaat om een chirale supergeleider", zegt Morais Smith. Hoewel dit magnetische veld heel klein is, kan het goed gemeten worden met een zogenaamde Squid, een sensor voor zeer zwakke magnetische velden.