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Leipziger Physiker machen ordentlich Druck

10.09.2010
Physiker der Universität Leipzig sind mit Untersuchungen zur Leitfähigkeit von Metallen unter hohem Druck in neue Dimensionen vorgedrungen: "Thomas Meißner hat mit den Hochdruck-Kernresonanz-Messungen, die er im Rahmen seiner Diplomarbeit durchgeführt hat, ein neues Fenster für die Festkörperphysik aufgestoßen", sagt Prof. Dr. Jürgen Haase von der Fakultät für Physik und Geowissenschaften, der Meißner jetzt auch bei seiner Doktorarbeit betreut.

Von den Ergebnissen der Untersuchungen zeigte sich die britische Royal Society so sehr beeindruckt, dass sie Mittel freigab, mit denen die Zusammenarbeit der Leipziger mit dem Cavendish Laboratory der Eliteuniversität Cambridge auf eine sicherere Basis gestellt werden konnte. Doch damit nicht genug: Auch der Deutsche Akademische Austauschdienst gab Geld, damit die Leipziger gemeinsam mit der Washington University in St. Louis und der Carnegie Institution in Washington D.C. an der Herstellung von neuen Druckkammern arbeiten können.

Wie Haase erläutert, hatte es zuvor schon jahrelange Versuche gegeben, mit Magnetresonanz unter hohem Druck zu arbeiten. Dabei war aber der Bereich oberhalb von 30.000 Atmosphären verschlossen geblieben. Thomas Meißner schaffte es, neue Wege zu gehen und das 70.000-fache des Normaldrucks zu erreichen. Er nutzte für seine Experimente Aluminium und konnte nachweisen, wie sich das Metall unter einem derartig hohen Druck verhält - und vor allem verändert. "Von Diamanten weiß man ja, dass sie unter hohem Druck aus Kohlenstoff entstehen", nennt Haase ein geläufiges Beispiel. Nun aber hat Meißner gezeigt, dass auch Aluminium auf den hohen Druck reagiert und sich die elektrische Leitfähigkeit des Metalls verändert.

"Theoretisch konnte man schon berechnen, wie es sich wahrscheinlich auswirkt, aber den Nachweis können wir erst jetzt antreten", lobt Haase den Forschungseifer seines Doktoranden. "Thomas hat sichtbar gemacht, was bisher nicht zu sehen war." Oder anderes ausgedrückt: "Grau ist alle Theorie, jetzt ist Farbe ins Spiel gekommen."

Meißner selbst berichtet, dass er bereits Anfang vergangenen Jahres erkannt habe, dass die Fragestellung, der er sich widmete, noch offen war. Dass er sich auf Aluminium als Material stürzte, sei Zufall gewesen.

"Aluminium gibt bei der Hochdruck-Kernresonanz auf jeden Fall ein gutes Signal", erzählt er. Die Auswertungen der Messungen dieses Signals lassen Aussagen über die Leitfähigkeit des Materials unter hohem Druck zu.

"Interessant ist das im Zusammenhang mit der Entwicklung neuer Supraleiter", erklärt Meißner. Bislang müssen solche Supraleiter, über die zum Beispiel Strom völlig verlustfrei transportiert werden kann, in aufwändigen Verfahren gekühlt werden müssen. "Ziel ist es deshalb, Supraleiter zu entwickeln, die bei Raumtemperatur arbeiten", sagt Meißner.

Dies würde auch den Einsatz supraleitender Magnete etwa in Magnetresonanztomographen ermöglichen, die heute noch gekühlt werden müssen, was den Einsatz natürlich verteuert.

Die nächsten Schritte schweben Meißner und seinem Betreuer bereits vor: An einem Einkristall eines Supraleiters sollen jetzt Messungen durchgeführt werden. Und dann gibt es auch noch die Theorie, die besagt, dass Wasserstoff unter sehr hohem Druck metallisch und dann supraleitend wird. Gelänge es den Leipziger Physiker, hierfür den Beweis zu erbringen, würde von Leipzig erneut eine Revolution ausgehen.

Weitere Informationen:
Prof. Jürgen Haase
Telefon: +49 341 97-32601
E-Mail: j.haase@physik.uni-leipzig.de

Jörg Arberger | Universität Leipzig
Weitere Informationen:
http://www.uni-leipzig.de/

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