Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

RUB-Physiker beweisen Magnetschalter für die Supraleitung

21.12.2005


Ein Schalter für die Supraleitung


Sandwich mit ultradünnen magnetischen Schichten
RUB-Physiker in Physical Review Letters



Ein supraleitendes Material, das wie ein Sandwich von magnetischen Schichten umschlossen ist, lässt sich mit der Magnetorientierung schalten: Die Temperatur, ab der es supraleitend wird, ändert sich mit der Orientierung der beiden Magnetschichten. Diese Tatsache, die schon 1999 von Prof. Dr. Lenar Tagirov am Lehrstuhl für theoretische Festkörperphysik (Prof. Dr. Konstantin B. Efetov) theoretisch vorhergesagt wurde, konnten Physiker der RUB um Prof. Dr. Kurt Westerholt (Lehrstuhl für Experimentalphysik, insbesondere Festkörperphysik, Prof. Dr. Dr. h.c. Hartmut Zabel) mittels detaillierter Experimente erstmals nachweisen. Bei antiparalleler Orientierung der Magnetisierung ist die Sprungtemperatur hoch; sie fällt bei paralleler Orientierung. Ihre Ergebnisse haben die Forscher in der renommierten Zeitschrift "The Physical Review Letters" der American Physical Society veröffentlicht.

Supraleitung und Magnetismus

Supraleitende Materialien verlieren unterhalb einer bestimmten Temperatur sprunghaft ihren elektrischen Widerstand und heben magnetische Felder auf. Die Temperatur, ab der dieser Effekt eintritt, wird Sprungtemperatur genannt. Supraleitung und Magnetismus sind gegensätzliche Eigenschaften von Metallen: Entweder zeigen sie supraleitende oder magnetische Eigenschaften, keinesfalls aber beide gleichzeitig. Mit modernen Aufdampfverfahren kann man allerdings beide Metallarten in direkten Kontakt bringen und so zum Beispiel eine Sandwich-Struktur aus Ferromagnet-Supraleiter-Ferromagnet herstellen, die etwa für den Quantencomputer wichtig sein kann. Die beiden Schichten befinden sich dann in Konkurrenz: Die magnetische Schicht versucht die Supraleitung zu unterdrücken. Ist die magnetische Schicht mehr als einen Nanometer dick, "gewinnt" sie. Bei einer magnetischen Schichtdicke von weniger als einem Nanometer wird die Supraleitung noch nicht vollständig unterdrückt. "Aber die Sprungtemperatur hängt von der Orientierung der Magnetisierung ab", erklärt Prof. Westerholt: "Sind beide Schichten gleichgerichtet, d.h. in beiden Schichten zeigen Nord- und Südpol in die gleiche Richtung, dann ist die Sprungtemperatur kleiner als bei antiparalleler Stellung, d.h. wenn Nord- und Südpol in den beiden Schichten entgegen gesetzt ausgerichtet sind."

Neuer supraleitender Schalter

Theoretische Vorhersagen besagten also, dass wenn es gelänge, von der parallelen zur antiparallelen Orientierung der Magnetisierung umzuschalten, die Sprungtemperatur des Supraleiters empfindlich darauf reagieren müsste. Diesen Effekt konnten die Forscher jetzt erstmals mit einer supraleitenden Vanadiumschicht zwischen zwei atomaren Eisenschichten experimentell überprüfen: Die Sprungtemperatur veränderte sich beim Umschalten der magnetischen Orientierung um acht Prozent. "Das ist zwar noch klein für technische Anwendungen, aber durch weitere Optimierung der Schichtdicken, der Grenzflächen zwischen Supraleiter und Ferromagnet und der Wahl der Materialen ist eine Steigerung des Effekts in Zukunft zu erwarten", meint Prof. Westerholt.

Theorie und Kollaboration

Der Einfluss von Ferromagneten auf die Supraleitung wird am Lehrstuhl für Experimentalphysik seit vielen Jahren untersucht. Dazu dienen hoch präzise Herstellungsmethoden der Schichtsysteme auf der Nanoskala. Aus der Kollaboration mit dem RAS Physico-Technical Institut in Kazan (Russland) ist die Idee entwachsen, supraleitende Schalter zu bauen. Prof. Tagirov von der Kazan State University hat dafür die theoretischen Grundlagen gelegt. "Die Realisierung ist äußerst aufwendig", beschreibt Prof. Zabel. "Die besondere Herausforderung liegt in der Herstellung von Grenzflächen zwischen Supraleitern und Ferromagneten, die auf eine atomare Monolage präzise ist." Diese Herausforderung wurde schließlich zusammen mit einer Forschergruppe in Uppsala (Schweden) unter der Leitung von Prof. B. Hjövarsson gemeistert. Die Arbeit wurde durch den Sonderforschungsbereich 491 "Magnetische Heteroschichten: Struktur und elektronischer Transport" der Deutschen Forschungsgemeinschaft gefördert.

Titelaufnahme

K. Westerholt, D. Sprungmann, H. Zabel, R. Brucas and B. Hjörvarsson, D. A. Tikhonov, I. A. Garifullin, PHYSICAL REVIEW LETTERS 95 (2005) 097003, http://link.aps.org/abstract/PRL/v95/e097003

Weitere Informationen

Prof. Dr. Kurt Westerholt, Institut für Experimentalphysik der Ruhr-Universität Bochum, 44780 Bochum, NB 4/168, Tel. 0234/32-23621 bzw. -23649, E-Mail: kurt.westerholt@rub.de bzw. hartmut.zabel@rub.de

Dr. Josef König | idw
Weitere Informationen:
http://link.aps.org/abstract/PRL/v95/e097003
http://www.ep4.rub.de

Weitere Berichte zu: Sprungtemperatur Supraleitung

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Ein neues Experiment zum Verständnis der Dunklen Materie
14.06.2018 | Max-Planck-Institut für Radioastronomie

nachricht Quanten-Übertragung auf Knopfdruck
14.06.2018 | Eidgenössische Technische Hochschule Zürich (ETH Zürich)

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: AchemAsia 2019 in Shanghai

Die AchemAsia geht in ihr viertes Jahrzehnt und bricht auf zu neuen Ufern: Das International Expo and Innovation Forum for Sustainable Chemical Production findet vom 21. bis 23. Mai 2019 in Shanghai, China statt. Gleichzeitig erhält die Veranstaltung ein aktuelles Profil: Die elfte Ausgabe fokussiert auf Themen, die für Chinas Prozessindustrie besonders relevant sind, und legt den Schwerpunkt auf Nachhaltigkeit und Innovation.

1989 wurde die AchemAsia als Spin-Off der ACHEMA ins Leben gerufen, um die Bedürfnisse der sich damals noch entwickelnden Iindustrie in China zu erfüllen. Seit...

Im Focus: AchemAsia 2019 will take place in Shanghai

Moving into its fourth decade, AchemAsia is setting out for new horizons: The International Expo and Innovation Forum for Sustainable Chemical Production will take place from 21-23 May 2019 in Shanghai, China. With an updated event profile, the eleventh edition focusses on topics that are especially relevant for the Chinese process industry, putting a strong emphasis on sustainability and innovation.

Founded in 1989 as a spin-off of ACHEMA to cater to the needs of China’s then developing industry, AchemAsia has since grown into a platform where the latest...

Im Focus: Li-Fi erstmals für das industrielle Internet der Dinge getestet

Mit einer Abschlusspräsentation im BMW Werk München wurde das BMBF-geförderte Projekt OWICELLS erfolgreich abgeschlossen. Dabei wurde eine Li-Fi Kommunikation zu einem mobilen Roboter in einer 5x5m² Fertigungszelle demonstriert, der produktionsübliche Vorgänge durchführt (Teile schweißen, umlegen und prüfen). Die robuste, optische Drahtlosübertragung beruht auf räumlicher Diversität, d.h. Daten werden von mehreren LEDs und mehreren Photodioden gleichzeitig gesendet und empfangen. Das System kann Daten mit mehr als 100 Mbit/s und fünf Millisekunden Latenz übertragen.

Moderne Produktionstechniken in der Automobilindustrie müssen flexibler werden, um sich an individuelle Kundenwünsche anpassen zu können. Forscher untersuchen...

Im Focus: First real-time test of Li-Fi utilization for the industrial Internet of Things

The BMBF-funded OWICELLS project was successfully completed with a final presentation at the BMW plant in Munich. The presentation demonstrated a Li-Fi communication with a mobile robot, while the robot carried out usual production processes (welding, moving and testing parts) in a 5x5m² production cell. The robust, optical wireless transmission is based on spatial diversity; in other words, data is sent and received simultaneously by several LEDs and several photodiodes. The system can transmit data at more than 100 Mbit/s and five milliseconds latency.

Modern production technologies in the automobile industry must become more flexible in order to fulfil individual customer requirements.

Im Focus: ALMA entdeckt Trio von Baby-Planeten rund um neugeborenen Stern

Neuartige Technik, um die jüngsten Planeten in unserer Galaxis zu finden

Zwei unabhängige Astronomenteams haben mit ALMA überzeugende Belege dafür gefunden, dass sich drei junge Planeten im Orbit um den Säuglingsstern HD 163296...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Künstliche Intelligenz – Schafft der Mensch seine Arbeit ab?

15.06.2018 | Veranstaltungen

Internationale Konferenz zur Asteroidenforschung in Garching

13.06.2018 | Veranstaltungen

Meteoriteneinschläge und Spektralfarben: HITS bei Explore Science 2018

11.06.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

EMAG auf der AMB: Hochproduktive Lösungen für die vernetzte Automotive-Produktion

15.06.2018 | Messenachrichten

AchemAsia 2019 in Shanghai

15.06.2018 | Messenachrichten

Dem Fettfinger zu Leibe rücken: Neuer Nanolack soll Antifingerprint-Oberflächen schaffen

15.06.2018 | Materialwissenschaften

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics