Josephson-junctie

Uit Wikipedia, de vrije encyclopedie
Ga naar: navigatie, zoeken

Een Josephson-junctie bestaat uit twee supergeleiders met een dunne isolator ertussen. In de junctie treedt nu het Josephson-effect op, dat werd ontdekt door Brian David Josephson en waarvoor hij in 1973 de Nobelprijs voor de Natuurkunde ontving. Als de isolator dun genoeg is, kan er namelijk toch een elektrische stroom door lopen door het tunneleffect van de kwantummechanica. Een van de bijzondere eigenschappen van de Josephson-junctie is dat deze stroom (hoewel deze door een isolator loopt) geen weerstand ondervindt.

Als er een gelijkspanning U wordt aangelegd, zal er geen gelijkstroom meer lopen, maar een zeer hoogfrequente wisselstroom. Als dan op de gelijkspanning een kleine wisselspanning wordt gesuperponeerd, dan zal voor een welbepaalde frequentie resonantie optreden:

f = \frac{2eU}{h}

Hierin is e de elementaire lading en de constante van Planck.

Toepassingen[bewerken]

Lange tijd zag men in Josephson-juncties een veelbelovende technologie om er snelle computers mee te maken. Tot dusver is die technologie niet doorgebroken, vooral door de technische moeilijkheden rond de koeling die nodig is voor supergeleiding.

Josephson-juncties vinden toepassing in SQUIDs (Superconducting Quantum Interference Devices) om heel nauwkeurig zeer kleine variaties te detecteren in een magnetisch veld, een elektrische spanning of een weerstand. Ze worden zowel gebruikt voor het opsporen van onderzeeboten als voor het localiseren van geothermale bronnen en voor het meten van hersenactiviteit.

Lange juncties[bewerken]

Als de junctie lang genoeg is dat er langs de junctie verschillen in de fase van de kwantummechanische golffunctie kunnen bestaan, spreken we van een lange Josephson-junctie. Deze heeft nog extra bijzondere eigenschappen en wordt wiskundig beschreven met de sine-Gordon-vergelijking.