Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

So könnten unkonventionelle Supraleiter funktionieren: neue Phase entdeckt

23.05.2014

Ein Forscherkonsortium aus Deutschland, Großbritannien und den USA hat eine bislang unbekannte Phase in einer speziellen Art von Supraleitern entdeckt, den Arseniden.

Diese Ergebnisse erlauben neue Einblicke in die Wechselwirkungen von Atomen und Elektronen, die für das ungewöhnliche Phänomen der Supraleitung verantwortlich sind. Das Team, dem auch Prof. Dr. Ilya Eremin vom Lehrstuhl für Theoretische Festkörperphysik der Ruhr-Universität angehört, berichtet in „Nature Communications“.

Supraleiter leiten Strom verlustfrei

Supraleiter können Strom verlustfrei leiten – eine einzigartige Eigenschaft. Selbst ein guter Leiter wie Kupfer, das in den meisten Stromkabeln genutzt wird, verliert Energie aufgrund des elektrischen Widerstands. Dennoch werden Supraleiter zurzeit nicht im Alltag genutzt, weil sie sehr tiefe Temperaturen benötigen, um zu funktionieren. Neu entdeckte sogenannte unkonventionelle Supraleiter könnten vielleicht bei höheren Temperaturen arbeiten. Bislang ist aber wenig verstanden, welche Mechanismen der Supraleitung in unkonventionellen Materialien zugrunde liegen.

So funktionieren konventionelle Supraleiter

Elektronen stoßen sich normalerweise aufgrund ihrer negativen Ladungen gegenseitig ab. In konventionellen Supraleitern bilden sie jedoch Paare, indem sie die umliegenden Atome verzerren. Solch ein Elektronenpaar kann leichter durch das Material fließen als einzelne Elektronen. Auch in unkonventionellen Supraleitern treten Elektronenpaare auf; welcher Mechanismus sie zusammenbindet, ist jedoch unbekannt.

Kristallstruktur ändert sich beim Abkühlen

Das Forscherteam untersuchte das Matetrial Eisen-Arsenid, das bei -240 Grad Celsius supraleitend wird. Bei Raumtemperatur, also im nicht supraleitenden Zustand, sind die Atome in einem quadratischen Kristallgitter angeordnet, das vierfach symmetrisch ist. Kühlt man das Material jedoch soweit ab, dass es supraleitend wird, verformt sich das Kristallgitter in eine rechteckige Form, die zweifach symmetrisch ist; man spricht von nematischer Ordnung. Bislang glaubte man, dass sich die nematische Raumstruktur ab einer gewissen Temperatur ausbildet und bei weiterem Abkühlen erhalten bleibt, bis die Supraleitung eintritt. Diese Theorie widerlegte das Team. Kurz bevor Eisen-Arsenid supraleitend wird, nimmt es erneut eine vierfach symmetrische Kristallstruktur ein.

Magnetische Wechselwirkungen könnten der Schlüssel zur Supraleitung sein

Wie die nematische Ordnung zustande kommt, ist seit Langem eine ungelöste Frage. Eine Theorie besagt, dass die zweifach-symmetrische Raumstruktur auf bestimmten Elektronenanordnungen basiert; eine andere Theorie postuliert, dass sie auf Magnetismus beruht. Gemeinsam mit Kollegen der University of Wisconsin hat Ilya Eremin ein Modell erstellt, dass die nematische Ordnung durch magnetische Wechselwirkungen erklärt. Die neuen Daten stützen dieses Modell. Es besagt auch, dass magnetische Wechselwirkungen der Schlüssel zur Supraleitung sind. Die Bildung von Elektronenpaaren in unkonventionellen Supraleitern basiert also möglicherweise auf Magnetismus.

Titelaufnahme

S. Avci et al. (2014): Magnetically driven suppression of nematic order in an iron-based superconductor, Nature Communications, DOI: 10.1038/ncomms4845

Weitere Informationen

Prof. Dr. Ilya Eremin, Institut für Theoretische Physik III der Ruhr-Universität, 44780 Bochum, Tel. 0234/32-26604, E-Mail: Ilya.Eremin@rub.de

Dr. Julia Weiler | idw - Informationsdienst Wissenschaft
Weitere Informationen:
http://www.ruhr-uni-bochum.de/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Radioaktive Elemente in Cassiopeia A liefern Hinweise auf Neutrinos als Ursache der Supernova-Explosion
23.06.2017 | Max-Planck-Institut für Astrophysik

nachricht Individualisierte Faserkomponenten für den Weltmarkt
22.06.2017 | Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH)

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: 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