Supraleiter sind Materialien, die den elektrischen Strom ohne Verluste transportieren können. Einem internationalen Physikerteam ist es jetzt erstmals gelungen, einen Supraleiter mit wählbaren Eigenschaften herzustellen. Die Forscher berichten über ihre Resultate im Wissenschaftsjournal „Nature“.
Der in der Studie von Physikern um Professor Jochen Mannhart, German Hammerl und Stefan Thiel von der Universität Augsburg verwendete Supraleiter besteht aus einem isolierenden Kristall (Strontiumtitanat) auf das in den Labors mittels eines Laserepitaxie-Verfahrens eine isolierende Schicht eines zweiten Materials (Lanthanaluminat) gefügt wurde.
Neuartiger elektronischer Zustand der Materie
An der Grenzfläche zwischen diesen perfekt isolierenden Substanzen bildet sich erstaunlicherweise ein neuartiger elektronischer Zustand der Materie aus, eine hauchdünne Schicht, die Strom ohne elektrischen Widerstand transportieren kann. Diese supraleitende Schicht ist nur ein Millionstel Millimeter dick. Kühlt man die beiden Kristalle auf sehr tiefe Temperaturen von etwa -273°C ab, dann bildet diese Schicht ein exakt zweidimensionales supraleitendes System.
Die Eigenschaften dieses Supraleiters werden nach den Erkenntnissen der Wissenschaftler von der Anzahl der sich an der Grenzschicht befindenden Elektronen bestimmt. Diese Dichte lässt sich nun in einzigartiger Weise durch kleine angelegte elektrische Spannungen variieren.
Mit solchen Spannungen gelang es den Physikern, die Eigenschaften der Supraleitung kontinuierlich zu ändern und die Abhängigkeit der Supraleitung von der Elektronendichte im Detail zu analysieren.
Problem gelöst
Da solche Messungen aufschlussreiche neue Informationen über die Eigenschaften der Supraleitung liefern, waren sie seit etwa siebzig Jahren immer wieder Ziel ehrgeiziger Experimente. In der Nature-Ausgabe berichtet die internationale Arbeitsgruppe um die Augsburger Physiker ausführlich, wie es ihr gelungen ist, dieses Problem zu knacken, um damit das Tor zu weiteren Experimenten zu öffnen, mit denen die Physik dieser spannenden Supraleiter geklärt werden kann.
(idw – Universität Augsburg, 08.12.2008 – DLO)
