In 2008 ontdekte een groep onderzoekers onder leiding van natuurkundige Valerii Vinokur van het Argonne National Laboratory in Illinois het bestaan van superisolatie. De onderzoekers koelden een dunne film van titaniumnitride af tot dichtbij het absolute nulpunt. Toen ze vervolgens een spanning over het materiaal aanbrachten, ontdekten ze dat bij een bepaalde temperatuur de weerstand abrupt met een factor honderdduizend toenam. Deze superisolatie verdween weer bij het verhogen van de temperatuur of wanneer de sterkte van een extern magnetisch veld werd verminderd.

Twee jaar na de ontdekking heeft Vinokur met twee colega’s een theorie geformuleerd die het verschijnsel van superisolatie verklaart. De natuurkundigen schrijven in Physical Review Letters dat het fenomeen, net als supergeleiding, kan worden verklaard doordat elektronen bij extreem lage temperaturen aan elkaar worden gekoppeld in zogenaamde cooper pairs. In supergeleiders is de aantrekkingskracht tussen de elektronen in zo’n cooper pair het gevolg van de wisselwerking tussen elektronen en fotonen.

‘Films van titaniumnitride kunnen bij lage temperaturen afhankelijk van hun dikte superisolators óf supergeleiders zijn’, zegt Vinokur. Wanneer de elektronen van een cooper pair elkaar aantrekken, kunnen deze elektronen zich ongehinderd – zonder weerstand – door het materiaal bewegen. Wanneer de elektronen van een cooper pair elkaar echter afstoten, ontstaan er grote elektrische krachten in het materiaal waardoor dit superisolerend wordt.

Superisolatie is bij extreem lage temperaturen het omgekeerde van supergeleiding. Dit laatste verschijnsel werd voor het eerst in 1911 waargenomen door de Nederlandse natuurkundige Heike Kamerlingh Onnes. Er ging meer dan een halve eeuw voorbij voordat natuurkundigen supergeleiding konden verklaren aan de hand van de theorie van de cooper pairs; ze kregen daar een Nobelprijs voor.

Vinokur meent dat superisolatie een geheel nieuw type accu mogelijk zal maken. ‘Net zoals een supergeleidende draad een elektrische spanning voor altijd kan blijven transporteren, zo kan een superisolator voor altijd zonder verlies een elektrische lading bewaren.’ Een apparaat dat gemaakt is van supergeleiders en superisolators kan in theorie opereren zonder enig warmteverlies. Een supergeleidende kabel gewikkeld in een superisolerend materiaal zou optimaal zijn voor het transport van stroom.