Forschung bringt neue Supraleiter

Supraleiter: sparen Energie und sind effizient / Bildquelle: flickr.com/Ames Laboratory

Eine Gruppe US-amerikanischer und chinesischer Wissenschaftler an der Rice University hat eigenen Angaben zufolge einen wichtigen Durchbruch in Richtung der Entwicklung neuer hocheffizienter Supraleiter geschafft. Wie die Forscher im Fachmagazin Nature berichten, geht es dabei vor allem um ein besseres physikalisches Verständnis der begehrten Supermaterialien, die in Zukunft das Energiemanagement in vielen verschiedenen Bereichen deutlich verbessern sollen. Ihre Entdeckung bezieht sich konkret auf eisenbasierte Verbindungen und deren elektronischen Spin – den inneren Drehsinn der Elektronen. Die Entdeckung ist ein wichtiger Schritt auf dem Weg, einen praktikablen Supraleiter zu entwickeln.

Wolfgang Sandner, Physiker am Max-Born-Institut für Nichtlineare Optik und Kurzzeitspektroskopie (MBI) in Berlin sieht Supraleiter aus manchen Bereichen des Lebens nicht mehr wegzudenken. Ihr endgültiger Durchbruch lässt jedoch noch immer auf sich warten. Der Grund hierfür ist, dass die Physik bis heute nicht genau weiß, wie Supraleiter funktionieren. Ihr Potenzial sei enorm. Der Experte geht davon aus, dass in ferner Zukunft die gesamte Elektrotechnik des täglichen Lebens davon profitieren könnte, meint der Experte, der als Beispiel auf erneuerbare Energien verweist. Supraleitende Kabel könnten Strom verlustfrei von entfernten Standorten bringen, an denen etwa das Potenzial für Photovoltaik oder von Windkraft höher ist.

Bislang sind derlei Vorstellungen allerdings noch reine Zukunftsmusik. Der Grund hierfür liegt in erster Linie an der Tatsache, dass Supraleiter auf extrem tiefe Temperaturen angewiesen sind – die derzeit höchste mögliche Temperatur liegt immer noch bei minus 135 °C. Damit eines Tages vielleicht sogar Raumtemperatur-Supraleiter möglich sind, braucht es für Sandner zwei Voraussetzungen: Zunächst muss die Grundlagenforschung das Phänomen theoretisch genau verstehen. Abhängig davon gilt es dann, geeignete supraleitende Materialien zu finden, die Anwendungen wie etwa das Ziehen dünner Drähte erlauben.

Mit der Entdeckung der Rice-Forscher scheint nun ein wesentlicher Fortschritt beim physikalischen Verständnis geglückt zu sein. Die Experten haben herausgefunden, dass unterschiedliche eisenbasierte Verbindungen dieselben Mechanismen zur Elektronenbewegung aufweisen können. Gleichzeitig konnten wir zeigen, wie sich die Interaktionen zwischen elektronischen Spins in diesen eisenbasierten Verbindungen auf die Supraleitfähigkeit auswirken. Wenn man diese Mechanismen besser versteht, steht der Weg zu noch effizienteren Supraleitern offen, so beschreibt Projektleiter Qimiao Si die Bedeutung seiner Forschungsarbeit. Mit Supraleitern kann nicht nur die Art und Weise, wie Energie generiert, transportiert und verteilt wird, revolutioniert werden, sondern auch der Computer- und Medizinbereich.

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