Piceen lijkt de weg te wijzen naar een nieuwe klasse van organische verbindingen, uitsluitend opgebouwd uit koolstof en waterstof, met supergeleidende eigenschappen. De opbouw van het supergeleidende piceen heeft wel iets weg van grafiet want het heeft ook een gelaagde structuur. De piceenmoleculen liggen als plakjes boven en naast elkaar gestapeld.
Kijkje in de gelaagde structuur van zuiver piceen. Met een beetje kalium of rubidium ertussen wordt het materiaal supergeleidend. Afbeelding: © Yoshihiro Kubozono | Okayama University
Van grafiet was wel bekend dat het weerstandsloos kon worden, maar dat is puur koolstof. Hetzelfde geldt voor het nieuwe ‘wondermateriaal’ grafeen. Net als grafiet heeft piceen ook een beetje hulp nodig om tot supergeleiding te komen. Er moet kalium bij, of rubidium. Die ’gast’atomen passen precies tussen de gestapelde piceenmoleculen. Hun buitenste elektronen worden dan opgenomen in de elektronenwolk van het piceen. Bij lage temperatuur blijkt vervolgens de situatie te ontstaan waarin elektronen volledig vrij worden en weerstandsloos door het materiaal kunnen bewegen: dan is er sprake van supergeleiding.
Eenvoud
De overgangstemperatuur van halfgeleiding naar supergeleiding ligt op 18 Kelvin, dat is 255 graden onder nul op de schaal van Celsius. Dat is ver onder het record: sommige keramische materialen worden al supergeleidend bij afkoeling tot 135 Kelvin (138 graden onder nul). Vergeleken met die ingewikkelde materialen (HgBa2Ca2Cu3Ox) is het kaliumpiceen een toonbeeld van eenvoud. Het is makkelijk en goedkoop te produceren.
Hoe het precies werkt, daar zijn de onderzoekers nog niet achter. Als ze kalium of rubidium verwisselen voor atomen die er op lijken (het kleinere natrium of het grotere cesium), dan is er geen supergeleiding. Ook bij gebruik van pentaceen in plaats van piceen gebeurt er niets. Toch verwachten ze dat verder onderzoek vergelijkbare supergeleidende verbindingen zal opleveren.
Piceen is een koolwaterstof opgebouwd uit vijf gekoppelde benzeenringen. Het is het ‘zusje’ van pentaceen, waar de vijf ringen netjes op een rijtje liggen. Sinds vijf jaar is er een tamelijk eenvoudige methode beschikbaar om zeer zuiver piceen te produceren. Het halfgeleidende materiaal is inmiddels al gebruikt voor de fabricage van transistoren.
