Wetenschappers van FOM en de Universiteit Utrecht hebben ontdekt dat zich in een halfgeleider bij zeer lage temperatuur Cooperparen van elektronen en gaten kunnen vormen. Deze elektron-gat Cooperparen zijn analoog aan de elektron-elektron Cooperparen die supergeleiding veroorzaken. De resultaten zijn daarom van belang zijn voor een beter begrip van supergeleiding bij hoge temperaturen.
Elektronen en gaten in een halfgeleider zijn soms net mensen. Onder normale omstandigheden vormen ze redelijk stabiele paren. Wanneer ze echter voortdurend in aanraking komen met aantrekkelijke leden van het andere geslacht worden ze ontrouw. Zo is het ook met elektronen en gaten: als die te dicht op elkaar zitten, blijven er geen stabiele paren over.
Cooperpaar
Hierop bestaat echter een interessante uitzondering: paren van elektronen en gaten die bij hoge dichtheid en lage temperatuur bij elkaar blijven, omdat alle andere gunstige plekken al bezet zijn. Een Cooperpaar is de benaming voor een wijze waarop elektronen aan elkaar zijn gebonden in een supergeleider. Deze binding is voor het eerst beschreven door Leon Cooper.
Zinkoxidekristal
FOM en de Universiteit Utrecht berekenden hoever ze een zinkoxidekristal (zie de foto bij dit bericht) zouden moeten afkoelen, zodat elektron-gat Cooperparen zouden ontstaan. Door met ultrakorte zeer intense laserpulsen op een zinkoxidekristal te schijnen, creëerden ze een hoge dichtheid van elektronen en gaten en dit bij steeds lagere temperaturen. Bij het afkoelen van het kristal tot -269 graden Celsius ontstond een zeer sterke lichtemissie. De golflengte en de intensiteit van het licht kwamen nauwkeurig overeen met de quantumtheoretische berekeningen die ze hadden uitgevoerd. Het licht bleek afkomstig van elektron-gat Cooperparen in een niet-gecondenseerde toestand.