Forschergruppe an der Uni Regensburg entdeckt Supra-Isolator

Damit wurde die Annahme widerlegt, dass ein perfekter Isolator nur theoretisch, das heißt am prinzipiell unerreichbaren absoluten Nullpunkt der Temperatur bei -273° C existieren kann. Die Ergebnisse wurden am 03. April 2008 in der Zeitschrift Nature publiziert und ließen sich beispielsweise für neuartige Schalter in Verbindung mit Quanten-Bits anwenden.

Überraschend an der Entdeckung dieses Materiezustandes, der elektrischen Strom besonders gut isoliert, ist der enge Zusammenhang mit dem in vielen Metallen auftretenden Phänomen der Supra-Leitung: Dabei verlieren beispielsweise Blei, Zinn oder Aluminium bei einigen Grad über dem absoluten Nullpunkt ihren elektrischen Widerstand vollständig, sie setzen dem elektrischen Strom also keinerlei Widerstand mehr entgegen. Die Forschergruppe um Prof. Dr. Christoph Strunk mit Mitgliedern aus Regensburg, Novosibirsk (Russland), Leuven (Belgien) und Argonne (USA) hat dünne Schichten der Metalllegierung Titan-Nitrid untersucht, die bei tiefen Temperaturen ebenfalls supra-leitend ist. Macht man dieses Material jedoch weniger als fünf Nanometer dünn, so reagieren die darin enthaltenen Elektronen bei Anlegen einer kleinen elektrischen Spannung ganz anders, als in einer dickeren Schicht: Bei einigen Hundertstel-Graden über dem absoluten Nullpunkt wird eine sogenannte Ladungsenergie aufgebaut, die den Stromfluss vollständig unterdrückt.

Unter extremen Bedingungen kann die Titan-Nitrid-Legierung einen Zustand mit einer unmessbar kleinen Leitfähigkeit erreichen. Dieser fundamental neue Zustand beruht auf der Unschärfe-Relation der Quantentheorie und verkehrt die Supra-Leitung in ihr exaktes Gegenteil.

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Dr./M.A. Rudolf F. Dietze idw

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