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Festkörperphysik: Supraleiter mit Überraschungseffekt

Anders als die altbekannten Kuprate gehen die neuen Hochtemperatursupraleiter auf Eisenbasis nicht allmählich, sondern schlagartig vom magnetischen in den supraleitenden Zustand über. Das stellt bisherige Erklärungen des Phänomens in Frage.
Neue Supraleiter aus dem LaborLaden...
Seit rund 100 Jahren kennt man Werkstoffe, die elektrischen Strom verlustlos leiten können. Einziger Haken: Diese Materialien müssen dafür auf sehr tiefe Temperaturen abgekühlt werden. Bei den anfangs untersuchten Metallen trat Supraleitung nur bei wenigen Grad über dem absoluten Temperaturnullpunkt (–273,16 Grad Celsius/0 Kelvin) auf. Innerhalb von mehreren Jahrzehnten schraubten Forscher dann durch den Übergang zu Metalllegierungen die so genannte Sprungtemperatur, bei welcher der elektrische Widerstand komplett verschwindet, mühsam auf 23 Kelvin hoch.

Als schon alle Möglichkeiten ausgereizt schienen, gelang Georg Bednorz und Alex Müller vom Forschungszentrum der IBM im Schweizer Rüschlikon 1986 ein sensationeller Durchbruch: Die beiden Wissenschaftler entdeckten völlig überraschend die Klasse der nichtmetallischen Hochtemperatursupraleiter auf Kupferbasis. Die besten unter ihnen können den Strom bis zu 138 Kelvin widerstandslos transportieren. Der Grund dafür war zunächst rätselhaft und ist bis heute umstritten. Beflügelt von der Hoffung, einen Supraleiter bei Zimmertemperatur zu finden, suchten viele Forscher fieberhaft nach einer anderen Stoffklasse, die denselben Effekt zeigt. Von ihr versprachen sie sich zugleich genaueren Aufschluss über den Mechanismus der Hochtemperatursupraleitung. Doch mehr als 20 Jahre lang blieb die Suche erfolglos. Erst Anfang 2008 entdeckte wiederum völlig überraschend eine japanische Arbeitsgruppe unter Hideo Hosono vom Tokyo Institute of Technology eine neue Klasse von Supraleitern auf Basis von Eisen (Fe) und Arsen (As). Der zuerst synthetisierte Vertreter enthält zudem Lanthan (La), Sauerstoff (O) und Fluor (F). Zwar liegt seine maximale Sprungtemperatur mit 26 Kelvin wesentlich niedriger als bei den Kupraten. Doch spannend war vor allem auch die Frage, ob die neue Stoffklasse zugleich ...
Oktober 2009

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum der Wissenschaft Oktober 2009

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