40 Prozent höher

Hohe Sprungtemperatur bei supraleitendem Lanthan entdeckt

7. Oktober 2014, 14:49 Uhr | Hagen Lang
Mit einem Rastertunnelmikroskop untersuchte Lanthan-Nanoinseln auf einer Wolfram-Unterlage.
© Arbeitsgruppe von Prof. R. Wiesendanger, Universität Hamburg

Supraleitende Materialien verlieren unterhalb ihrer »Sprungtemperatur« ihren elektrischen Widerstandes und können verlustfrei enorme Strommengen übertragen. Hamburger Forscher fanden heraus, dass die Sprungtemperatur hochreinen Lanthans in der Literatur bislang 40 Prozent zu tief angegeben wurde.

Supraleitung wurde vor etwa hundert Jahren zunächst bei Metallen nahe dem absoluten Temperaturnullpunkt von -273,15° Celsius entdeckt und hat seitdem in Forschung und Medizin Einzug gehalten. Viele Detailverbesserungen haben zur Verbreitung der Technologie geführt, die Kühlung mit flüssigem Helium wurde durch flüssigen Stickstoff ersetzt, die Sprungtemperatur von Bismut-Strontium-Calcium-Kupferoxid (BISCCO) beträgt nur noch -180° Celsius. Alle Anwendungen, egal ob beim CERN im Kanton Genf, in der Ampa City Essen oder in Medizinischen Apparaten wie der Kerspinresonanzspektroskopie, würden von einer weiteren Anhebung der Sprungtemperatur profitieren.

Physiker der Universität Hamburg um Prof. Roland Wiesendanger machten bei der rastertunnelspektroskopischen Untersuchung des Elements Lanthan eine unerwartete Entdeckung, wie sie im »Journal of Physics: Condensed Matter« berichten. Die ermittelte Sprungtemperatur war 40 Prozent höher, als in der Literatur für den oft untersuchten, gut verstanden geglaubten Supraleiter seit Jahrzehnten angegeben.

Die Hamburger entdeckten einen Zusammenhang zwischen der Reinheit des Elements und der erhöhten Sprungtemperatur. Lanthan höchster Reinheit hat eine um 40 Prozent erhöhte Sprungtemperatur, während sich bei verunreinigten Proben der Literaturwert der Sprungtemperatur reproduzieren ließ. Produziert wurden die untersuchten Lanthan-Filme und Nanoinseln mit Hilfe einer Atomlagenabscheidung auf einer Wolfram-Unterlage. Die Reinheit wurde während des Wachstums mit einem Rastertunnelmikroskop kontrolliert. Die Entdeckung hat große Bedeutung für das bessere Verständnis des Supraleitungsphänomens und seiner Anwendung in nanoskalierten Supraleiter-Bauelementen.

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