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 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

Simulierter Eingriff am virtuellen Herzen

18.06.2018 | Veranstaltungen

Künstliche Intelligenz – Schafft der Mensch seine Arbeit ab?

15.06.2018 | Veranstaltungen

Internationale Konferenz zur Asteroidenforschung in Garching

13.06.2018 | Veranstaltungen

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

Neuer Abwehrmechanismus gegen Sauerstoffradikale entdeckt

18.06.2018 | Biowissenschaften Chemie

Umwandlung von nicht-neuronalen Zellen in Nervenzellen

18.06.2018 | Biowissenschaften Chemie

Im Fußballfieber: Rittal Cup verspricht Spannung und Spaß

18.06.2018 | Unternehmensmeldung

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