Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Neues Material liefert Baustein zur Erklärung der Supraleitung

20.10.2009
Materialien, die Strom nahezu ohne Widerstand leiten, so genannte Supraleiter, lassen Ingenieurherzen höher schlagen. Physiker weltweit forschen an einer Erklärung für dieses physikalische Phänomen.

Denn noch weiß niemand so genau, warum manche Stoffe unterhalb einer bestimmten Temperatur plötzlich supraleitend werden. Forscher des Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie (HZB) stellen in der aktuellen Ausgabe der Zeitschrift Nature Materials neue Ergebnisse vor, die einen alten Streit um die richtige Theorie lösen könnten.

Sicher ist, dass in der Nähe der Sprungtemperatur - unterhalb derer der elektrische Widerstand kaum noch messbar ist - ein Phasenübergang von "nichtleitend" zu "leitend" stattfindet: die Atome im Kristallgitter sortieren sich um; das Material kann neue Eigenschaften erhalten.

Eine Theorie geht davon aus, dass die Supraleitung als Eigenschaft bereits in den Ausgangsstoffen der Materialien, aus denen Supraleiter hergestellt werden, verankert ist: diese Ausgangsstoffe sind immer Isolatoren, also Stoffe, die den Strom nicht leiten. Leitend werden sie erst durch eine Dotierung, also wenn man Fremdatome ins Kristallgitter einbaut. Die zweite Theorie geht davon aus, dass in der Nähe der Sprungtemperatur im Material zwei Phasen gegeneinander "kämpfen" und dabei Supraleitung entsteht.

"Die Richtigkeit dieser Theorie wird durch unsere Ergebnisse bestätigt", sagt Dimitri Argyriou vom HZB.

Zusammen mit seinem Team hat er eine Verbindung aus Lanthan-Strontium-Manganat untersucht. Dies ist ein Material, das zwar kein Supraleiter ist, aber ebenso wie diese durch Dotierung eines Isolator-Stoffes hergestellt wird. Lanthan-Strontium-Manganat ist allerdings nur ein schlecht leitendes Metall. Mit Hilfe der Neutronenstreuung haben Argyriou und sein Team dieses neuartige Metall näher untersucht und dabei einen Unterschied zu normalen Metallen entdeckt.

In realen Metallen wie Kupfer gibt es freibewegliche Elektronen, die für den Stromfluss sorgen, wobei sich die Elektronen nach heutiger Theorie zu einem so genannten Elektronengas zusammenfinden.

Im Lanthan-Strontium-Manganat - so die Erkenntnis der HZB-Forscher - verhalten sich die freien Elektronen nur für kurze Zeit wie ein Elektronengas. Sie "vergessen" nicht, dass sie ursprünglich aus einem Isolator stammen und werden plötzlich wieder im Kristallgitter eingeschlossen. Dieser Zustand wechselt hin und her, sodass sie mal frei beweglich (leitend) und dann wieder eingeschlossen (nicht leitend) sind.

"Dieses Verhalten beweist, dass die Isolator-Eigenschaft im Gedächtnis der dotierten Materialien verankert bleibt und die Eigenschaft Supraleitung nicht in dem Grundstoff existiert", schlussfolgert Dimitri Argyriou.

Institut Komplexe Magnetische Materialien
Dr. Dimitri Argyriou
Tel.: (030) 8062-3016
Fax: (030) 8062-2999
Email: argyriou@helmholtz-berlin.de
Pressestelle
Dr. Ina Helms
Tel.: (030) 8062-2034
Fax: (030) 8062-2998
Email: ina.helms@helmholtz-berlin.de

Dr. Ina Helms | idw
Weitere Informationen:
http://www.helmholtz-berlin.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Materialwissenschaften:

nachricht Makro-Mikrowelle macht Leichtbau für Luft- und Raumfahrt effizienter
23.06.2017 | Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung IAP

nachricht Materialwissenschaft: Widerstand wächst auch im Vakuum
22.06.2017 | Friedrich-Schiller-Universität Jena

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Materialwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Can we see monkeys from space? Emerging technologies to map biodiversity

An international team of scientists has proposed a new multi-disciplinary approach in which an array of new technologies will allow us to map biodiversity and the risks that wildlife is facing at the scale of whole landscapes. The findings are published in Nature Ecology and Evolution. This international research is led by the Kunming Institute of Zoology from China, University of East Anglia, University of Leicester and the Leibniz Institute for Zoo and Wildlife Research.

Using a combination of satellite and ground data, the team proposes that it is now possible to map biodiversity with an accuracy that has not been previously...

Im Focus: Klima-Satellit: Mit robuster Lasertechnik Methan auf der Spur

Hitzewellen in der Arktis, längere Vegetationsperioden in Europa, schwere Überschwemmungen in Westafrika – mit Hilfe des deutsch-französischen Satelliten MERLIN wollen Wissenschaftler ab 2021 die Emissionen des Treibhausgases Methan auf der Erde erforschen. Möglich macht das ein neues robustes Lasersystem des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnologie ILT in Aachen, das eine bisher unerreichte Messgenauigkeit erzielt.

Methan entsteht unter anderem bei Fäulnisprozessen. Es ist 25-mal wirksamer als das klimaschädliche Kohlendioxid, kommt in der Erdatmosphäre aber lange nicht...

Im Focus: Climate satellite: Tracking methane with robust laser technology

Heatwaves in the Arctic, longer periods of vegetation in Europe, severe floods in West Africa – starting in 2021, scientists want to explore the emissions of the greenhouse gas methane with the German-French satellite MERLIN. This is made possible by a new robust laser system of the Fraunhofer Institute for Laser Technology ILT in Aachen, which achieves unprecedented measurement accuracy.

Methane is primarily the result of the decomposition of organic matter. The gas has a 25 times greater warming potential than carbon dioxide, but is not as...

Im Focus: How protons move through a fuel cell

Hydrogen is regarded as the energy source of the future: It is produced with solar power and can be used to generate heat and electricity in fuel cells. Empa researchers have now succeeded in decoding the movement of hydrogen ions in crystals – a key step towards more efficient energy conversion in the hydrogen industry of tomorrow.

As charge carriers, electrons and ions play the leading role in electrochemical energy storage devices and converters such as batteries and fuel cells. Proton...

Im Focus: Die Schweiz in Pole-Position in der neuen ESA-Mission

Die Europäische Weltraumagentur ESA gab heute grünes Licht für die industrielle Produktion von PLATO, der grössten europäischen wissenschaftlichen Mission zu Exoplaneten. Partner dieser Mission sind die Universitäten Bern und Genf.

Die Europäische Weltraumagentur ESA lanciert heute PLATO (PLAnetary Transits and Oscillation of stars), die grösste europäische wissenschaftliche Mission zur...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Von Batterieforschung bis Optoelektronik

23.06.2017 | Veranstaltungen

10. HDT-Tagung: Elektrische Antriebstechnologie für Hybrid- und Elektrofahrzeuge

22.06.2017 | Veranstaltungen

„Fit für die Industrie 4.0“ – Tagung von Hochschule Darmstadt und Schader-Stiftung am 27. Juni

22.06.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Radioaktive Elemente in Cassiopeia A liefern Hinweise auf Neutrinos als Ursache der Supernova-Explosion

23.06.2017 | Physik Astronomie

Dünenökosysteme modellieren

23.06.2017 | Ökologie Umwelt- Naturschutz

Makro-Mikrowelle macht Leichtbau für Luft- und Raumfahrt effizienter

23.06.2017 | Materialwissenschaften