23.02.2009
Dem Mechanismus der Hochtemperatur-Supraleitung auf der Spur
Wissenschaftler der Universität Freiburg (Schweiz) und der Queen Mary University of London haben Hinweise gefunden, dass eine spezielle Form des Magnetismus die Hochtemperatur-Supraleitung verursacht. Darüber berichten sie in der Online Ausgabe des Wissenschaftjournals Nature Materials.
Die Forscher der Arbeitsgruppe von Prof. Christian Bernhard am Physikdepartment und am "Fribourg Center for Nanomaterials – FriMat" der Universität Freiburg (Schweiz) in Zusammenarbeit mit der Forschergruppe von Dr. Alan Drew der Queen Mary University haben eine erst kürzlich entdeckte Art von Hochtemperatur-Supraleitern untersucht, die so genannten „Pnictide“. Dabei fanden sie heraus, dass deren magnetische Eigenschaften eine erstaunliche Ähnlichkeit mit denen der 1986 in der Schweiz entdeckten Kupferoxid Hochtemperatur-Supraleiter aufweisen. In beiden Fällen beobachteten sie eine spezielle Form des Magnetismus, welche zusammen mit der Hochtemperatur-Supraleitung auftritt. Dies legt die Vermutung nahe, dass die Hochtemperatur-Supraleitung einen magnetischen Ursprung hat.
Supraleiter sind Materialien die elektrischen Strom ohne Widerstand leiten können. Allerdings funktioniert dies nur bei sehr tiefen Temperaturen, unterhalb der so genannten kritischen Temperatur. Die Kupferoxid Hochtemperatur-Supraleiter haben vergleichsweise hohe kritische Temperaturen von bis zu -130°C. Wie sie funktionieren ist allerdings bis heute in wesentlichen Teilen unverstanden. Im letzten Jahr sorgte nun die Entdeckung einer zweiten Art von Hochtemperatur-Supraleitern aus der Materialklasse der so genannten “Pnictide” für grosses Aufsehen. Auf den ersten Blick sind diese Pnictide sehr unterschiedlich von den Kupferoxid Supraleitern. Umso bedeutender ist deshalb die Entdeckung der Freiburger Forscher, dass die magnetischen Eigenschaften der beiden Supraleiter sich sehr ähnlich sind. Sie liefert ein deutliches Indiz für einen magnetischen Mechanismus der Hochtemperatur Supraleitung. Wie die Forscher betonen, bedarf es aber weiterer Untersuchungen bevor ein endgültiger Beweis erbracht werden kann.
Schon heute gibt es zahlreiche Anwendungen der Supraleitung. Es gibt Prototypen von supraleitenden Kabeln, welche elektrische Energie ohne Verluste und damit umweltfreundlich von Kraftwerken zu Verbrauchern transportieren können. Supraleitende Kabel findet man auch in Hochleistungs-Elektromagneten von Kernspintomographen, von Magnetschwebebahnen (Maglev), oder am Large Hadron Collider (LHC) des CERN. Supraleiter eigenen sich zudem für ultraschnelle elektronische Bauteile und insbesondere für Quantencomputer.
An der Universität Freiburg lernen, lehren und forschen rund 10’000 Studierende und über 200 Professorinnen und Professoren aus 100 Ländern. An der Mathematisch-Naturwissenschaftlichen Fakultät besteht eine lange Tradition in der Nanomaterial-Forschung, die in der Gründung des Frimat und des Adolphe Merkle Instituts gemündet hat.
Frimat das Zentrum für Nanomaterialien der Universität Freiburg wurde im 2006 gegründet. Es soll erstklassige Grundlagenforschung mit innovativen Ansätzen zur Herstellung neuer Verbindungen vereinigen, um so hochwertige und massgeschneiderte Materialien erzeugen. FriMat befasst sich aber nicht nur mit der Herstellung neuer Materialien und der Förderung der Nanotechnologie; FriMat-Forscherinnen und Forscher untersuchen auch mögliche Risiken im Zusammenhang mit Nanopartikeln und entwickeln neue Wege, diese in der Umwelt zu untersuchen.
Die Queen Mary University of London gehört zu Englands führenden Bildungseinrichtungen im Bereich der Forschung und zählt rund 15'000 Studierende. Die Universität umfasst 21 Departemente und Institute, aufgeteilt in drei Hauptsektoren: Wissenschaft und Ingenieurwesen; Gesellschaftswissenschaften und Recht; Medizin und Zahnmedizin. Um die 20 Prozent der Studierenden der Queen Mary University stammen aus dem Ausland.
> Originalveröffentlichung [pdf]
Kontakt: Prof. Dr. Christian Bernhard, Department of Physics and Fribourg Center for Nanomaterials – FriMat, Universität Freiburg, Chemin du Musée 3, CH-1700 Freiburg, 026 300 90 70, christian.bernhard@unifr.ch
Quelle: Dienst für Kommunikation & Marketing, Universität Freiburg, 026 300 70 34, marcom@unifr.ch