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Materialforschung: Ein eiserner Schlüssel zur Hochtemperatursupraleitung

Die Entdeckung im letzten Jahr, dass Eisenpniktide bei über 50 Kelvin supraleitend sein können, versetzte die Fachwelt in neue Aufregung. Nach 20 Jahren Rätselraten um den Mechanismus der Hochtemperatursupraleitung könnte hier der Heilige Gral der Disziplin liegen.
Supraleitung
Eigentlich hielt Hideo Hosonos Forschergruppe am Tokioter Institut für Technologie gar nicht nach einem Supraleiter Ausschau. Im Jahr 2006 suchte sein Team einfach einen neuen transparenten Halbleiter für den Einsatz in Flachbildschirmen. Als die Wissenschaftler dann aber die Eigenschaften der von ihr hergestellten Substanz genauer analysierten, waren sie überrascht: Unterhalb einer Temperatur von vier Kelvin, das sind minus 269 Grad Celsius, verlor sie ihren elektrischen Widerstand. Die Kombination aus Lanthan, Sauerstoff, Eisen und Phosphor war supraleitend.

Beeindrucken konnten sie damit vorerst niemanden. Der gewünschte Effekt ließ sich nur mit extremer Kühlleistung erkaufen, zudem liegt der Laborrekord für supraleitendes Material derzeit  (und schon seit 1995) bei 138 Kelvin. Selbst damit ist niemand so recht glücklich, schließlich gelten rund 300 Kelvin, also Raumtemperatur, als höchstes Ziel der Disziplin. Und doch reagieren Experimentatoren auf die Entdeckung eines neuen Supraleiters ähnlich wie Segelsportler, die sich ein neues Boot zugelegt haben. Die Segler wollen herausfinden, wie sie das Optimum an Geschwindigkeit aus dem neuen Design herauskitzeln können. Und Physiker wollen wissen, wie sie einen Supraleiter optimieren müssen, damit er seine faszinierende Fähigkeit auch bei höheren Temperaturen beibehält.

Heutige industrietaugliche Supraleiter funktionieren nur dank teurer, aufwändiger und sperriger Kühlsysteme auf Basis von flüssigem Helium. Jede Erhöhung der so genannten kritischen Temperatur oder Sprungtemperatur, bei der die normale Leitfähigkeit in Supraleitung übergeht, würde den Umgang mit ihnen erleichtern. Dann ließen sich neue technische Verfahren und dank geringerer Kosten auch neue Anwendungen entwickeln: Kabel etwa, die hohe Ströme verlustfrei transportieren, oder kompakte, superstarke Magnete für Kernspintomografen, Magnetschwebebahnen, Teilchenbeschleuniger und andere technische Wunderwerke. So machte sich die Gruppe von Hosono daran, ihr Material zu dotieren...

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