Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Starre Ordnung konkurriert mit Supraleitung

20.12.2013
Heute in Science Express: In Hochtemperatursupraleitern wie den Cupraten können die Ladungsträger sich zu winzigen „Nanostreifen“ anordnen, was die Supraleitung unterdrückt, zeigten Gastforscher aus Princeton und Vancouver an BESSY II

Supraleiter sind Materialien, die elektrischen Strom ohne Energieverlust leiten. Klassische Supraleiter müssen dafür jedoch bis fast zum absoluten Nullpunkt (minus 273 Grad Celsius) heruntergekühlt werden, und selbst die „Hochtemperatur-Supraleiter“ benötigen noch sehr tiefe Temperaturen von minus 200 Grad Celsius.


Die Abbildung zeigt die Struktur mit einer Periode von etwa einem Nanometer (vorn) und das zugehörige Beugungsbild (hinten) in Form einer sogenannten Fouriertransformation.

Yazdani Lab, Princeton University

Obwohl diese Kühlung aufwändig ist, werden Supraleiter bereits in vielen Bereichen eingesetzt, beispielsweise in der Medizin für die Magnetresonanztomographie. Materialien, die auch bei Raumtemperatur Strom verlustfrei leiten, gibt es trotz großer Anstrengungen noch immer nicht.

Hochtemperatursupraleiter sind seit 1986 bekannt, nur ein Jahr später erhielten ihre Entdecker den Nobelpreis. Hochtemperatursupraleitung findet man in der Materialklasse der Cuprate, komplexen Verbindungen aus Kupfer und Sauerstoff sowie weiteren Elementen.

Doch trotz intensiver Forschung sind entscheidende Prozesse noch immer nicht verstanden. Denn in diesen Materialien hängen die Eigenschaften der Ladungsträger von vielen subtilen Details ab, und es gibt eine Reihe von Mechanismen, die sie daran hindern, den supraleitenden Zustand einzunehmen. So konkurrieren offenbar auch andere Materialzustände mit der Supraleitung.

Einer dieser Zustände ist die regelmäßige Anordnung der Ladungsträger in streifenförmigen Strukturen auf der Nanoskala. Diese Anordnung macht die Ladungsträger unbeweglich und unterdrückt so die Supraleitung. Bereits im vorigen Jahr konnten Gastforscher mit Hilfe von Experimenten an BESSY II zeigen, dass dieser Mechanismus in einer relevanten Gruppe von Cupraten auftritt und die Supraleitung verhindert [1]. Unter der Führung von zwei Forschergruppen aus Vancouver und Princeton haben internationale Teams diese sogenannte Ladungsordnung nun auch in weiteren Cupraten gefunden und als eine grundlegende Eigenschaft dieser Materialien identifiziert.

Sie nutzten dafür das am HZB entwickelte XUV-Diffraktometer an der UE46_PGM1-Beamline an BESSY II. Mit Synchrotronstrahlung im weichen Röntgenbereich gelang es ihnen, diese schwer nachweisbaren Nanostrukturen in der Ladungsanordnung mit hoher Präzision zu messen und damit wesentlich zum Verständnis dieses Phänomens beizutragen. Dabei arbeiteten sie eng mit Wissenschaftlern der Abteilung Quantenphänomene in neuen Materialien (vormals am Institut Komplexe Magnetische Materialien) am HZB zusammen. Die Ergebnisse wurden jetzt in zwei Artikeln im Fachjournal Science publiziert [2,3]. „Mit der Identifizierung und dem Verständnis der Konkurrenzprozesse zur Supraleitung verbindet sich die Hoffnung, die konkurrierenden Wechselwirkungen gezielt ausschalten zu können und auf diese Weise Supraleitung bei Raumtemperatur zu ermöglichen“, erklärt Dr. Eugen Weschke, der die Messungen an BESSY II betreut hat.

[1] G. Ghiringelli et al., Long-Range Incommensurate Charge Fluctuations in (Y,Nd)Ba2Cu3O6+x, Science 337, 821 (2012).
[2] Eduardo H. da Silva Neto et al., Ubiquitous Interplay between Charge Ordering and High-Temperature Superconductivity in Cuprates, Science 2013. DOI: 10.1126/science.1243479

[3] R. Comin et al., Charge order driven by Fermi-arc instability in Bi2Sr2−xLaxCuO6+δ, Science (2013). DOI: 10.1126/science.1242996

Weitere Informationen
Dr. Eugen Weschke
Tel.: +49 (0)30-8062- 13409
eugen.weschke@helmholtz-berlin.de
Dr. Enrico Schierle
Tel.: +49 (0)30-8062-15760
enrico.schierle@helmholtz-berlin.de
Pressestelle HZB
Dr. Antonia Rötger
Tel.: +49 (0)30-8062-43733
Fax: +49 (0)30-8062-42998
antonia.roetger@helmholtz-berlin.de
Weitere Informationen:
http://www.helmholtz-berlin.de/pubbin/news_seite?nid=13890
http://www.sciencemag.org/content/early/2013/12/19/science.1242996.abstract

Dr. Ina Helms | Helmholtz-Zentrum
Weitere Informationen:
http://www.helmholtz-berlin.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Biophysik - Blitzlicht aus der Nanowelt
24.04.2018 | Ludwig-Maximilians-Universität München

nachricht Moleküle brillant beleuchtet
23.04.2018 | Max-Planck-Institut für Quantenoptik

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: BAM@Hannover Messe: Innovatives 3D-Druckverfahren für die Raumfahrt

Auf der Hannover Messe 2018 präsentiert die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM), wie Astronauten in Zukunft Werkzeug oder Ersatzteile per 3D-Druck in der Schwerelosigkeit selbst herstellen können. So können Gewicht und damit auch Transportkosten für Weltraummissionen deutlich reduziert werden. Besucherinnen und Besucher können das innovative additive Fertigungsverfahren auf der Messe live erleben.

Pulverbasierte additive Fertigung unter Schwerelosigkeit heißt das Projekt, bei dem ein Bauteil durch Aufbringen von Pulverschichten und selektivem...

Im Focus: BAM@Hannover Messe: innovative 3D printing method for space flight

At the Hannover Messe 2018, the Bundesanstalt für Materialforschung und-prüfung (BAM) will show how, in the future, astronauts could produce their own tools or spare parts in zero gravity using 3D printing. This will reduce, weight and transport costs for space missions. Visitors can experience the innovative additive manufacturing process live at the fair.

Powder-based additive manufacturing in zero gravity is the name of the project in which a component is produced by applying metallic powder layers and then...

Im Focus: IWS-Ingenieure formen moderne Alu-Bauteile für zukünftige Flugzeuge

Mit Unterdruck zum Leichtbau-Flugzeug

Ingenieure des Fraunhofer-Instituts für Werkstoff- und Strahltechnik (IWS) in Dresden haben in Kooperation mit Industriepartnern ein innovatives Verfahren...

Im Focus: Moleküle brillant beleuchtet

Physiker des Labors für Attosekundenphysik, der Ludwig-Maximilians-Universität und des Max-Planck-Instituts für Quantenoptik haben eine leistungsstarke Lichtquelle entwickelt, die ultrakurze Pulse über einen Großteil des mittleren Infrarot-Wellenlängenbereichs generiert. Die Wissenschaftler versprechen sich von dieser Technologie eine Vielzahl von Anwendungen, unter anderem im Bereich der Krebsfrüherkennung.

Moleküle sind die Grundelemente des Lebens. Auch wir Menschen bestehen aus ihnen. Sie steuern unseren Biorhythmus, zeigen aber auch an, wenn dieser erkrankt...

Im Focus: Molecules Brilliantly Illuminated

Physicists at the Laboratory for Attosecond Physics, which is jointly run by Ludwig-Maximilians-Universität and the Max Planck Institute of Quantum Optics, have developed a high-power laser system that generates ultrashort pulses of light covering a large share of the mid-infrared spectrum. The researchers envisage a wide range of applications for the technology – in the early diagnosis of cancer, for instance.

Molecules are the building blocks of life. Like all other organisms, we are made of them. They control our biorhythm, and they can also reflect our state of...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

infernum-Tag 2018: Digitalisierung und Nachhaltigkeit

24.04.2018 | Veranstaltungen

Fraunhofer eröffnet Community zur Entwicklung von Anwendungen und Technologien für die Industrie 4.0

23.04.2018 | Veranstaltungen

Mars Sample Return – Wann kommen die ersten Gesteinsproben vom Roten Planeten?

23.04.2018 | Veranstaltungen

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

Von der Genexpression zur Mikrostruktur des Gehirns

24.04.2018 | Biowissenschaften Chemie

Bestrahlungserfolg bei Hirntumoren lässt sich mit kombinierter PET/MRT vorhersagen

24.04.2018 | Medizintechnik

RWI/ISL-Containerumschlag-Index auf hohem Niveau deutlich rückläufig

24.04.2018 | Wirtschaft Finanzen

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