Mechanismus der Quantenoszillationen entschlüsselt

Einem internationalen Forscherteam um Dr. Heidrun Weber (Universität zu Köln) und Dr. Tamar Pereg-Barnea (California Institute of Technology) ist es gelungen, den Mechanismus der Quantenoszillationen in Hochtemperatursupraleitern zu entschlüsseln.

Quantenoszillation sind Schwingungen, die sich unter dem Einfluss eines starken Magnetfeldes in nahezu allen beobachteten Messgrößen zeigen, wie bspw. der Leitfähigkeit. In einem Metall sind sie charakteristisch für ein Elektron, das sich im Magnetfeld auf einer geschlossenen Bahn (Fermifläche) bewegt.

Für Kupfer-Oxid Hochtemperatursupraleiter hingegen, die statt einer geschlossenen, kreisartigen Fermifläche nur bogenartige Segmente aufweisen, versagt dieses Bild. Der zugrundeliegende Mechanismus der Hochtemperatursupraleitung, also des Stromtransports ohne Energieverlust, ist bis heute nicht ganz geklärt.

„Wir gingen der Frage nach, ob solche Oszillationen auch ohne geschlossene Bahnen auftreten“, so Dr. Heidrun Weber vom Institut für Theoretische Physik der Universität zu Köln. „Die vor rund zwanzig Jahren entdeckten Hochtemperatursupraleiter auf Kupfer-Basis stellen immer noch eines der größten Herausforderungen der aktuellen Festkörperforschung dar“, so Weber. Die bisherige Theorie zur Quantenoszillation sei zwar auf andere Materialien gut anwendbar, sagt Weber, jedoch nicht auf Hochtemperatursupraleiter. Die im Nature Physics Journal veröffentlichte Arbeit stellt eine neue Theorie vor, die zum Verständnis des Mechanismus der Supraleitung beitragen könnte.

Bei Rückfragen: Heidrun Weber vom Institut für Theoretische Physik
der Universität zu Köln
Tel.: 0221 470-4208
E-Mail: hweber@thp.uni-koeln.de
Verantwortlich: Felicitas Assmuth