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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.

© Jamie Chung; Styling: Brian Bryn (Ausschnitt)
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...
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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