Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Wenn Elektronen in verschiedenen Ligen spielen

12.02.2014
Vom Charakter der Orbitale bedingte Klassenunterschiede zwischen den Elektronen weisen möglichen Weg zur Erhöhung der Sprungtemperatur bei eisenbasierten Hochtemperatursupraleitern

Wenn Elektronen in verschiedenen Ligen spielen, dann kann die Art, wie sie zusammenspielen und miteinander wechselwirken, sehr unterschiedlich sein.

Über einen solchen Klassenunterschied zwischen den Elektronen in einem eisenbasierten Hochtemperatursupraleiter, der dafür verantwortlich ist, dass Vorboten der Supraleitfähigkeit in diesem Material bereits weit oberhalb der kritischen Sprungtemperatur auftreten, berichtet ein Team von Forschern des Zentrums für Elektronische Korrelationen und Magnetismus (EKM) der Universität Augsburg und der Moldawischen Akademie der Wissenschaften in einem Beitrag im renommierten Wissenschaftsjournal "Nature Communications". Die Breite der Anwendungsmöglichkeiten dieser Materialien könnte von einer Steigerung ihrer Sprungtemperatur durch Ausnutzung dieses Klassenunterschieds profitieren.

Auf die Orbitale kommt es an

Seit ihrer Entdeckung im Jahr 2008 zeigt sich die Familie der eisenbasierten Supraleiter immer wieder gut für Überraschungen. So können in diesen Materialien die Elektronen sowohl sogenannte Cooper-Paare - als Voraussetzung für Supraleitfähigkeit - bilden als auch zum Magnetismus beitragen. Dies ist zwar auch bei der bereits länger bekannten Klasse der Kupferoxid-Hochtemperatursupraleiter der Fall, aber in den eisenbasierten Materialien unterscheiden sich die Elektronen untereinander in ihrem orbitalen Charakter. Und je nach der Ausprägung ihres orbitalen Charakters sind die einen Elektronen bereits bei Raumtemperatur metallisch, während die anderen hier noch isolierendes Verhalten zeigen, um erst bei tiefen Temperaturen ebenfalls metallischen Charakter anzunehmen. Dieser außergewöhnliche, weil orbitalabhängige Metall-Isolator-Übergang, der im Experiment beobachtet werden konnte, macht die wichtige Rolle der orbitalen Eigenschaften der Elektronen für das theoretische Verständnis der eisenbasierten Supraleiter deutlich.

Eine zweite Energielücke weit oberhalb der kritischen Sprungtemperatur

"Wir konnten nun beobachten, dass es die Symmetrieeigenschaften ihrer Orbitale sind, die bestimmen, bei welchen Temperaturen welche Elektronen jene sogenannten Cooper-Paare bilden, die nötig sind, um den supraleitenden Zustand zu erreichen", so Dr. Joachim Deisenhofer vom Augsburger Institut für Physik. Zu dieser Beobachtung verhalf optische Spektroskopie im Terahertz-Frequenzbereich. Denn die Energie, die erforderlich ist, um die Bindung der für die Supraleitfähigkeit verantwortlichen Cooper-Paarungen aufzubrechen, zeigt sich im optischen Spektrum in Form einer sogenannten Anregungs- oder Energielücke, die unterhalb der kritischen Sprungtemperatur sichtbar wird. In dem von ihnen untersuchten eisenbasierten Supraleiter Rb1-xFe2-ySe2 konnten die Augsburger EKM-Physiker und ihre Kollegen von der Moldawischen Akademie der Wissenschaften nun aber das Auftreten einer zweiten solchen Energielücke bereits weit oberhalb der Sprungtemperatur beobachten und die bereits bei dieser hohen Temperatur eintretenden Cooper-Paarungen jener Rb1-xFe2-ySe2-Elektronen-"Liga" zuordnen, deren orbitaler Charakter auch den außergewöhnlichen Metall-Isolator-Übergang dieser Materialfamilie bewirkt.

Breiteres Anwendungsspektrum durch Erhöhung der Sprungtemperatur

"Sollte es gelingen, die in eisenbasierten Supraleitern in dieser 'Liga' spielenden Elektronen die Leitfähigkeit des Materials dominieren zu lassen", resümiert Deisenhofer, "könnte dies eine weitere Erhöhung der Sprungtemperaturen der eisenbasierten Supraleiter und eine Erweiterung ihrer Anwendungsmöglichkeiten ermöglichen".

Originalbeitrag:
Zhe Wang, Michael Schmidt, Jonas Fischer, Vladimir Tsurkan, Markus Greger, Dieter Vollhardt, Alois Loidl & J. Deisenhofer: " Orbital-selective metal–insulator transition and gap formation above TC in superconducting Rb1-xFe2-ySe2"

http://www.nature.com/ncomms/2014/140128/ncomms4202/abs/ncomms4202.html

Ansprechpartner:

Dr. Joachim Deisenhofer
Telefon +49(0)821/598-3391, joachim.deisenhofer@physik.uni-augsburg.de
Prof. Dr. Alois Loidl
Telefon +49(0)821/598-3600, alois.loidl@physik.uni-augsburg.de
Prof. Dr. Dieter Vollhardt
Telefon +49(0)821/598-3700, dieter.vollhardt@physik.uni-augsburg.de

Klaus P. Prem | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-augsburg.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Speicherdauer von Qubits für Quantencomputer weiter verbessert
09.12.2016 | Forschungszentrum Jülich

nachricht Elektronenautobahn im Kristall
09.12.2016 | Julius-Maximilians-Universität Würzburg

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: Elektronenautobahn im Kristall

Physiker der Universität Würzburg haben an einer bestimmten Form topologischer Isolatoren eine überraschende Entdeckung gemacht. Die Erklärung für den Effekt findet sich in der Struktur der verwendeten Materialien. Ihre Arbeit haben die Forscher jetzt in Science veröffentlicht.

Sie sind das derzeit „heißeste Eisen“ der Physik, wie die Neue Zürcher Zeitung schreibt: topologische Isolatoren. Ihre Bedeutung wurde erst vor wenigen Wochen...

Im Focus: Electron highway inside crystal

Physicists of the University of Würzburg have made an astonishing discovery in a specific type of topological insulators. The effect is due to the structure of the materials used. The researchers have now published their work in the journal Science.

Topological insulators are currently the hot topic in physics according to the newspaper Neue Zürcher Zeitung. Only a few weeks ago, their importance was...

Im Focus: Rätsel um Mott-Isolatoren gelöst

Universelles Verhalten am Mott-Metall-Isolator-Übergang aufgedeckt

Die Ursache für den 1937 von Sir Nevill Francis Mott vorhergesagten Metall-Isolator-Übergang basiert auf der gegenseitigen Abstoßung der gleichnamig geladenen...

Im Focus: Poröse kristalline Materialien: TU Graz-Forscher zeigt Methode zum gezielten Wachstum

Mikroporöse Kristalle (MOFs) bergen große Potentiale für die funktionalen Materialien der Zukunft. Paolo Falcaro von der TU Graz et al zeigen in Nature Materials, wie man MOFs gezielt im großen Maßstab wachsen lässt.

„Metal-organic frameworks“ (MOFs) genannte poröse Kristalle bestehen aus metallischen Knotenpunkten mit organischen Molekülen als Verbindungselemente. Dank...

Im Focus: Gravitationswellen als Sensor für Dunkle Materie

Die mit der Entdeckung von Gravitationswellen entstandene neue Disziplin der Gravitationswellen-Astronomie bekommt eine weitere Aufgabe: die Suche nach Dunkler Materie. Diese könnte aus einem Bose-Einstein-Kondensat sehr leichter Teilchen bestehen. Wie Rechnungen zeigen, würden Gravitationswellen gebremst, wenn sie durch derartige Dunkle Materie laufen. Dies führt zu einer Verspätung von Gravitationswellen relativ zu Licht, die bereits mit den heutigen Detektoren messbar sein sollte.

Im Universum muss es gut fünfmal mehr unsichtbare als sichtbare Materie geben. Woraus diese Dunkle Materie besteht, ist immer noch unbekannt. Die...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Firmen- und Forschungsnetzwerk Munitect tagt am IOW

08.12.2016 | Veranstaltungen

NRW Nano-Konferenz in Münster

07.12.2016 | Veranstaltungen

Wie aus reinen Daten ein verständliches Bild entsteht

05.12.2016 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Hochgenaue Versuchsstände für dynamisch belastete Komponenten – Workshop zeigt Potenzial auf

09.12.2016 | Seminare Workshops

Ein Nano-Kreisverkehr für Licht

09.12.2016 | Physik Astronomie

Pflanzlicher Wirkstoff lässt Wimpern wachsen

09.12.2016 | Biowissenschaften Chemie