Physiker der Universität Augsburg finden eine neue Art von
Supraleitern
Supraleiter sind Materialien die elektrischen Strom verlustfrei
transportieren können. Kühlt man Niob oder Blei tief ab, werden
überall in diesen Metallen die Elektronen supraleitend. In der heutigen
Ausgabe von Science Express (www.sciencexpress.org/) berichtet die Zeitschrift
Science, dass Physiker des Centers for Electronic Correlations and Magnetism
(EKM) und des Sonderforschungsbereichs 484 "Kooperative Phänomene im
Festkörper" der Universität Augsburg sowie Kollegen der
Universitäten Genf und Cornell und des Naval Research Labors in Washington
eine neue Art von Supraleitern gefunden haben. In den in Augsburg und Genf
hergestellten Kristallpaketen sind die Kristalle selbst gar nicht supraleitend.
Stattdessen bilden die Berührungsflächen der isolierenden Kristalle
einen zweidimensionalen Supraleiter. Dieser ist weniger als ein
hunderttausendstel Millimeter dick. Da die Kristalle zwar die Supraleitung der
Grenzschicht verursachen, selbst aber nicht leitfähig sein müssen,
eröffnen sich neue Möglichkeiten, die Supraleitung durch Optimierung
der Kristalle zu verbessern.
Wie in Kupfer wird in Supraleitern der elektrische Strom durch Elektronen
getragen. Das Kristallgitter der Supraleiter verursacht eine Anziehungskraft
zwischen den Elektronen, die sich deswegen als Paare durch den Kristall bewegen
und dabei den Strom verlustlos transportieren.
Die Augsburger Physiker haben nun Kristallpakete aus jeweils zwei verschiedenen
Isolatoren (Strontiumtitanat und Lanthanaluminat) hergestellt, an denen die
Elektronen höchst präzise entlang der Grenzschichten fließen.
Dabei spüren die Elektronen die Kristalleigenschaften der benachbarten
Isolatoren und werden von diesen zu Paaren gekoppelt. Damit wird die
Grenzschicht supraleitend und bildet einen zweidimensionalen Supraleiter.
Bislang müssen diese Proben noch bis auf -273° C gekühlt werden,
um supraleitend zu sein: Theoretische Modelle die in Augsburg schon im Jahr 2004
von Prof. Dr. Thilo Kopp und der damaligen Diplomandin Verena Körting
entwickelt wurden, lassen erwarten, dass diese Temperatur deutlich erhöht
werden kann.
Da die supraleitenden Grenzschichten in unmittelbarem Kontakt zu den Isolatoren
stehen und die Paarung durch die Isolatoren verursacht wird, bieten sich neue
Perspektiven, die Supraleitung durch Änderung der Eigenschaften der
Isolatoren zu beeinflussen und zu verbessern.
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N. Reyren, S. Thiel, A. D. Caviglia, L. Fitting Kourkoutis, G. Hammerl, C.
Richter, C. W. Schneider, T. Kopp, A.-S. Ruetschi, D. Jaccard, M. Gabay, D. A.
Muller, J.-M. Triscone and J. Mannhart, in Science Express August 2, 2007
(http://www.sciencexpress.org/)
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Kontakt und weitere Informationen:
Prof. Dr. Jochen Mannhart
jochen.mannhart@physik.uni-augsburg.de
Prof. Dr. Thilo Kopp
thilo.kopp@physik.uni-augsburg.de
Telefon +49(0)821/598-3651
Lehrstuhl Experimentalphysik VI/EKM
Sonderforschungsbereich 484 (Kooperative Phänomene im Festkörper:
Metall-Isolator-Übergänge und Ordnung mikroskopischer
Freiheitsgrade)
Universität Augsburg
86135 Augsburg
www.physik.uni-augsburg.de/exp6/index/index_d.shtml
