Waffenstillstand zwischen Supraleitern und Magneten

News: Waffenstillstand zwischen Supraleitern und Magneten

Magnete sind die natürlichen Feinde der Supraleiter. Jetzt ist es Wissenschaftlern gelungen, beide Kontrahenten zu einem Bündnis zu bewegen.

Ludmila Carone

Die Überraschung und Freude war groß, als Heike Kamerlingh-Onnes und sein Assistent Gilles Holst im Jahr 1911 die Supraleitung entdeckten: das Verschwinden des elektrischen Widerstands bei sehr niedrigen Temperaturen. Die Möglichkeiten schienen vielversprechend: reibungslos geführte Magnetschwebebahnen, verlustfreie Starkstromleitungen und vieles mehr.

Doch auch über 90 Jahre später sind Supraleiter alles andere als ein einfach zu handhabender Werkstoff. Da wäre zunächst die niedrige Sprungtemperatur, die es notwendig macht, das Material aufwendig mit flüssigem Stickstoff oder gar Helium zu kühlen, bevor es supraleitend wird. Zusätzlich setzen Magnetfelder den Supraleitern zu: Schon relativ schwache Felder lassen den Effekt zusammenbrechen. Auch der Stromfluss in einem Supraleiter erzeugt ein Magnetfeld, das ab einer kritischen Stromstärke die Supraleitung unterbindet.

Doch damit soll jetzt Schluss sein: Forscher von der Katholieke Universiteit Leuven beschlossen, Feuer mit Feuer zu bekämpfen.

Dazu bestückten Martin Lange und seine Kollegen die Oberfläche eines supraleitenden Bleifilms mit einem Gitter aus Nanometer großen Palladium-Cobalt-Magneten. Die Pole wurden gleich ausgerichtet und ein äußeres Magnetfeld parallel dazu angelegt. Und siehe da, die Magnete und der Supraleiter gingen ein Bündnis miteinander ein: An den Stellen, an denen sich die Magnetfelder gegenseitig aufhoben, war das Metall supraleitend. Allerdings blieb gleichzeitig überall sonst, wo die Feldlinien gleichgerichtet waren, die Supraleitung unterdrückt.

Teamleiter Victor Moshchalkov wertet den Versuch dennoch als großen Erfolg. Er vergleicht den Effekt mit einem Schweizer Käse: "Man hat natürlich Löcher, aber auch eine ganze Menge Käse dazwischen."

Wissenschaftler glauben, dass ein ähnlicher Mechanismus für das seltsame Verhalten zweier Materialien verantwortlich ist, die erst kürzlich entdeckt wurden. Auch hier stellt sich Supraleitung trotz des Einflusses eines Magnetfeldes ein. Wahrscheinlich schützen magnetische Einschlüsse die Supraleitung auf ähnliche Weise wie die Palladium-Cobalt-Magnete.

Der nächste Schritt besteht nun darin, die Nano-Magnete noch enger zu setzen, um dadurch eine höhere Toleranz gegenüber äußeren Magnetfeldern zu erreichen. Die so behandelten Materialien ließen sich verwenden, um zum Beispiel besonders starke Magnete herzustellen oder verlustfreie Starkstromleitungen.