"Es ist für die Zukunft der Hochtemperatur-Supraleiter unbedingt notwendig, effizientere Leiter mit verbesserten Eigenschaften zu entwickeln", sagt David Larbalestier, Direktor des Applied Superconductivity Center der University of Wisconsin-Madison. Heutige Materialien erreichen nach seiner Aussage nur ein Zehntel bis ein Viertel der möglichen kritischen Flußdichte.

Dabei zeichnen sich Supraleiter eigentlich gerade dadurch aus, daß sie elektrischen Strom ohne Widerstand – und damit ohne Energieverlust – leiten können. Waren zunächst nur Materialien bekannt, die knapp über dem absoluten Nullpunkt der Temperaturskala (-273 Grad Celsius) supraleitend wurden, so kamen seit 1986 immer mehr Stoffe hinzu, die bei relativ hohen Temperaturen keinen elektrischen Widerstand mehr hatten. Einige dieser Hochtemperatur-Supraleiter arbeiteten schon, wenn sie mit flüssigem Stickstoff (-196 Grad Celsius) gekühlt wurden, was mit dazu beigetragen hat, daß Laboratorien auf der ganzen Welt auf dem Gebiet der Supraleitung aktiv wurden.

Die Nutzung von Supraleitern ist dagegen noch mit Problemen behaftet. Vor allem die geringe Flußdichte bei Leitern einer gewissen Länge behindert nach Meinung von Larbalestier ihren Einsatz. Um den Grund für den Energieverlust aufzuklären, untersuchten er und Cai Xue-Yu Proben des besten kommerziell erhältlichen Supraleiters. Eingebettet in ein rund zwei Millimeter dickes Band verlaufen darin 85 Fäden von wenigen Mikrometern Durchmesser. Xue-Yu präparierte vorsichtig die Fäden aus dem Band heraus und untersuchte sie mit einer neuen Technik, die als magneto-optical imaging bezeichnet wird und den Stromfluß sowie Störungen und Barrieren visualisiert.

Es stellte sich heraus, daß es zwei Gründe für die Energieverluste gibt: Ein Teil des Stromes wird an den Grenzflächen der Kristalle, aus denen die Supraleiter aufgebaut sind, zurückgehalten. Der größere Störfaktor sind allerdings Defekte, die während des Produktionsprozesses eingebracht werden (Nature vom 30. April 1998).

Larbalestier sagt, diese Herstellungsfehler seien schwer zu vermeiden. Doch die Ergebnisse weisen eindeutig darauf hin, daß neue Fabrikationstechniken nötig sind, um das Problem zu vermindern. Die heutigen Methoden nennt er "wunderbar, aber brutal".

Siehe auch

• Spektrum Ticker vom 20.4.1998
  "Auf den Spuren der Hochtemperatur-Supraleitung "
  
• Spektrum der Wissenschaft 10/96, Seite 86
  "Ein Quantenmodell der Hochtemperatur-Supraleitung"
  (nur für Heft-Abonnenten online zugänglich)
• Spektrum der Wissenschaft 11/93, Seite 94
  "Optimieren von Hochtemperatur-Supraleitern für den praktischen Einsatz"