Fortschritte im Wettlauf um Supraleitung bei Raumtemperatur

Niedriger Druck und hohe Einsätze

Ein Team von Physikern des Nevada Extreme Conditions Lab (NEXCL) der University of Nevada (UNLV) in Santa Fé hat, aufbauend auf seiner bahnbrechenden Entdeckung eines Raumtemperatur-Supraleiters im Jahr 2020 die Ergebnisse mit noch größerer Effizienz wiederholt. Die Wissenschaftler verwendeten eine Diamant-Ambosszelle um den Druck zu senken, der für die Beobachtung eines Materials erforderlich ist, das bei Raumtemperatur supraleitfähig ist. (Grafik: Diamant-Ambosszelle – © wikipedia.org, wikipediacommons, aac Anvil72-FR) weiterlesen…

Wasserstoff in leitender Funktion

Extremtemperaturen für Supraleitung

Stoffe, die Verlustfrei Strom leitende, würden in vielen Bereichen die Energieeffizienz erhöhen. Dafür müssten allerdings die Temperaturen, bei denen diese Supraleitung auftritt, praxistauglicher werden. Mikhail Eremets und sein Team am Max-Planck-Institut für Chemie sind diesem Ziel mit einem neuen Ansatz deutlich näher gekommen – nicht zuletzt, indem sie ihre Materialien unter extremst starken Druck setzen – so Christian J. Meier am 31.03.2022 auf der Internetseite des Max-Planck-Institut für Chemie in Mainz. (Foto: Edelsteinpresse – © Jan Hosan für MPI für Chemie – mit frdl. Genehmigung) weiterlesen…

Kagome-Metall verblüfft Wissenschaft

Auf dem Weg zu neuer Art Supraleitung

Erst vor etwa vier Jahren haben Forschende herausgefunden, dass es Metalle gibt, in denen Atome wie in einem japanischem Flechtkorbmuster angeordnet sind – sogenannte Kagome-Metalle. Ein internationaler Forschungshype um die metallische Wunderwerkstoffklasse begann, der nun – so eine Medienmitteilung der Uni Würzburg – einen weiteren Meilenstein erreicht hat: Die Kagome-Struktur des Atomgitters führt zu einer außergewöhnlichen Kombination von herausragenden Quanteneigenschaften, die jetzt von einem internationalen Physikerteam erstmals nachgewiesen wurden und eine ganz neue Art von Supraleitung ermöglichen könnten. Prof. Ronny Thomale, Forscher des Würzburg-Dresdner Exzellenzclusters ct.qmat, sagte solche Quanteneffekte bereits vor zehn Jahren theoretisch voraus. Heute unterstützen seine Ideen Forschende weltweit bei der Interpretation ihrer Messdaten. Die jüngsten experimentellen Nachweise wurden in Nature veröffentlicht. (Grafik: Kagome-Gitter aus drei ineinandergeschobenen Dreiecksgittern aus roten, blauen oder grünen Vanadium-Atomen, eine Struktur, wie sie japanische Korbflechter nutzen – m. frdl. Genehmigung © Pixelwg Jörg Bandmann, ct.qmat) weiterlesen…

Supraleitung in Graphen entziffert

Theoretischer Erklärungsansatz der kürzlich entdeckten Supraleitung in dreilagigem Graphen

Seit Entdeckung der Supraleitung in dreischichtigem Graphen im September 2021 rätselt die Physikgemeinde über ihren Ursprung. Jetzt, nach nur drei Monaten, können Physiker des IST Austria gemeinsam mit Kollegen des Weizmann-Institut für Wissenschaften die Ergebnisse erfolgreich erklären, indem sie auf eine Theorie der unkonventionellen Supraleitung zurückgreifen. Die Forschung wurde in Physical Review Letters und auf der Website des Institute of Science and Technology Austria (IST Austria) veröffentlicht. (Grafik: Unkonventionelle Supraleitfähigkeit in Graphen: Experimentelle Daten von dreilagigem Graphen [unten] zeigen ringförmige Fermi-Flächen, zwischen denen die besetzten elektronischen Zustände liegen [oben] – © ist.ac.at – Verwendung des Bildmaterials bei Nennung der Quelle vergütungsfrei gestattet) weiterlesen…

Supraleitung trifft Spintronik

Grüne Informationstechnologien

Ein internationales Team hat eine Kopplung zwischen zwei supraleitenden Regionen nachgewiesen, die durch ein ferromagnetisches Material von einem Mikrometer Breite getrennt sind. Dieser makroskopische Quanteneffekt ist als Josephson-Effekt bekannt und erzeugt einen Strom aus supraleitenden Cooper-Paaren innerhalb der ferromagnetischen Region. Messungen an BESSY II zeigten, dass der Spin der Cooper-Elektronen gleich ist. Die Ergebnisse weisen den Weg für supraleitende spintronische Anwendungen mit sehr geringem Energiebedarf, bei denen spinpolarisierte Ströme durch Quantenkohärenz geschützt sind. weiterlesen…

Elektronen-Familie erzeugt bisher unbekannten Aggregatzustand

Neue Art von Supraleitung?

Ein internationales Forschungsteam des Exzellenzclusters ct.qmat – Komplexität und Topologie in Quantenmaterialien der Universitäten Dresden und Würzburg hat in einem Metall einen vollkommen neuartigen Aggregatzustand nachgewiesen, der durch die Verbindung von vier Elektronen entsteht – bis jetzt kannte man lediglich Elektronen-Paare. Diese Entdeckung könnte zu einer neuen Art von Supraleitung, zu einer gänzlich neuen Forschungsrichtung und zu revolutionären Technologien wie Quantensensoren führen. Die Ergebnisse wurden jetzt in Nature Physics veröffentlicht. weiterlesen…

Supraleitung bereits bei weniger tiefen Temperaturen

Supraleitung: Mit neuen Tricks zu besseren Materialien

Nickelate gelten als neue Hoffnungsträger für künftige Supraleitungs-Technologien. An der TU Wien (TUW) gelang es einer Medienmitteilung und Veröffentlichung in der Physical Review X zufolge erstmals, ihre elektronische Struktur präzise zu erklären. Denn auch nach mehr als 30 Jahren Forschung gehört die Hochtemperatur-Supraleitung immer noch zu den großen ungelösten Rätseln der Materialphysik. Der genaue Mechanismus, der auf atomarer Ebene dazu führt, dass bestimmte Materialien auch bei relativ hohen Temperaturen elektrischen Strom immer noch völlig ohne Widerstand leiten, ist bis heute nicht vollständig geklärt. (Grafik: Supraleitung bei unterschiedlichen Spannungen – © journals.aps.org, BY SA 4.0) weiterlesen…

„Strange Metal“ mit überraschenden Eigenschaften

Hochtemperatur-Supraleitung mit ultratiefen Temperaturen verstehen

Eine am auf der Internetseite der Technischen Universität Wien und in Nature Communications publizierte überraschende Entdeckung könnte helfen, das Rätsel der Hochtemperatur-Supraleitung zu lösen: Ein berühmtes „Strange Metal“ stellte sich als Supraleiter heraus. (Bild: Kristallstruktur des ‚Strange Metal‘-Supraleiters YbRh2Si2 und Teilansicht des Kernentmagnetisierungs-Kryostats – Bild © TU Wien) weiterlesen…

Supraleitung bei Raumtemperatur?

Druck noch zu hoch

Vor 111 Jahren entdeckte der niederländische Physik-Nobelpreisträger Heike Kamerlingh Onnes das Phänomen der Supraleitung (in Quecksilber) – eines sogenannten makroskopischen Quantenzustands. Inzwischen sind zwar viele Materialien bekannt, die verlustfrei Strom leiten, bisher aber nur bei extrem niedrigen Temperaturen. Deshalb wurde seitdem viel daran geforscht, ein Material zu finden oder zu konstruieren, das auch bei Umgebungstemperatur verlustfrei Strom leitet. Inzwischen sind dabei etwa an der Universität Rochester im US-Staat New York große Fortschritte erzielt worden, aber es bleiben Zweifel. (Foto: Hoher Druck durch Amboss aus zwei Diamanten – © J. Adam Fenster, University of Rochester) weiterlesen…

Lang lebe die Supraleitung!

Kurze Lichtblitze mit nachhaltiger Wirkung

Supraleitung – die Fähigkeit eines Materials, elektrischen Strom verlustfrei zu übertragen – ist ein Quanteneffekt, der trotz jahrelanger Forschung noch immer auf tiefe Temperaturen beschränkt ist. Einem Team von Wissenschaftlern des Max-Planck-Instituts für Struktur und Dynamik der Materie (MPSD) in Hamburg ist es gelungen, in einem molekularen Festkörper einen metastabilen Zustand mit verschwindendem elektrischem Widerstand zu erzeugen, indem sie ihn fein abgestimmten Pulsen intensiven Laserlichts aussetzten. Dieser Effekt war bereits 2016 für eine sehr kurze Zeit nachgewiesen worden, aber in einer neuen Studie haben die Autoren der Arbeit eine fast 10.000 Mal länger Lebensdauer gezeigt als bisher. Die relativ lange Lebensdauer des gemessenen Effekts unter anhaltender optischer Anregung verspricht ein besseres Verständnis der lichtinduzierten Supraleitung bei hohen Temperaturen und ebnet den Weg zu Anwendungen in der integrierten Elektronik. Die Forschung von Budden et al. wurde in Nature Physics veröffentlicht, wie das MPSD am 04.02.2021 mitteilte. (Foto: Ein infraroter Laserpuls erzeugt einen supraleitenden Zustand in K3C60 bei hohen Temperaturen. Nach längerer Anregung wird dies zu einem metastabiler Zustand, der für viele Nanosekunden andauert. – Foto © Jörg Harms / MPSD) weiterlesen…