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Physik: Der magische Winkel

Wenn man zwei Schichten der Kohlenstoffvariante Graphen gegeneinander verdreht, fließt Strom verlustfrei hindurch. Der Schlüssel zum Verständnis der Hochtemperatur-Supraleitung?
GraphengitterLaden...

Die Elektronen flitzen einfach so hindurch, vorbei an all den Atomrümpfen. Normalerweise geht den geladenen Teilchen irgendwann die Puste aus, doch hier reicht ihre Energie auf ewig. Billionenfach strömen sie durch das, was Physiker einen Supraleiter nennen. Er überträgt Strom widerstandslos, ohne die sonst üblichen Verluste – und könnte damit unsere Welt verändern. Aber bisher funk­tioniert der Zauber nur bei extremen Minusgraden, meist im untersten Geschoss der Temperaturskala bei minus 273 Grad Celsius.

Schon lange träumen Physiker von einem Material, das auch bei 15, 20 oder 25 Grad keinen elektrischen Widerstand aufweist. Aber aus welchen chemischen Elementen müsste solch ein »Raumtemperatur«-Supraleiter bestehen, und in welche Anordnung müsste man die Atome bringen? Seit 30 Jahren ist das eine der großen Fragen der Physik.

Derzeit sehen sich die Experten einer Antwort so nah wie schon lange nicht mehr …

Januar 2020

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum der Wissenschaft Januar 2020

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  • Quellen

Bistritzer, R., MacDonald, A.: Moiré bands in twisted double-layer graphene. PNAS 108, 2011

Cao, Y. et al.: Unconventional superconductivity in magic-angle graphene superlattices. Nature 556, 2018

Efetov, D. et al.: Superconductors, orbital magnets and correlated states in magic-angle bilayer graphene. Nature 574, 2019