Wissenschaftlern ist es gelungen, erstmals ein „Nanokabel“ aus einer neuen Klasse von Kompositmaterialien herzustellen, die außergewöhnliche Supraleitfähigkeit besitzen. Das Kabel besteht aus einer dichten Anordnung von ultrafeinen Magnesiumoxidfasern umhüllt von Schichten des neuen „Transition Metal Oxid“ (TMO) genannten Materials.
Während des letzten Jahrzehnts sind TMOs in den Mittelpunkt des Interesses der Forscher gerückt, weil sie eine ganze Bandbreite von potenziell vielversprechenden Eigenschaften aufweisen, darunter insbesondere eine gute Hochtemperatur-Supraleitfähigkeit. Wegen dieses Potenzials für Forschung und Anwendung haben Wissenschaftler bereits seit Jahren versucht, Nanokabel aus TMOs zu erzeugen – bis jetzt allerdings ohne beziehungsweise mit nur sehr begrenztem Erfolg.
Jetzt ist es jedoch Chongwu Zhou, Ingenieur an der Universität von Südkalifornien, gelungen, solche Nanokabel herzustellen. „Jetzt können wir der Nanotechnologie-Gemeinschaft eine ganze Gruppe von bisher nicht verfügbaren Materialien liefern“, erklärt der Forscher. Das Team von Zhou demonstrierte die neue Technologie gleich an vier verschiedenen TMOs: YBCO, einem bereits gut bekannten Supraleiter, PZT, einem wichtigen ferroelektrischen Material, LCMO, einer Substanz mit „kolossalem“ Magnetwiderstand und an Fe3O4, das als Magnetit in seiner Mineralform bekannt ist.
Die neuen Strukturen haben alle ihren Ursprung in der neuen, von Zhou entwickelten Technik, mit denen Nanofasern erzeugt werden, indem Magnesiumoxiddampf auf Platten desselben Materials kondensiert werden. Dies führt zu einem „Wald“ aus parallelen Nanofasern, jede 30 bis 100 Nanometer im Durchmesser und rund drei Mikrometer lang.
„Jetzt beginnt die eigentliche ‚Magie‘“, erklärt Zhou. „Ein Laser verdampft das TMO, dass anschließend aus dem gasförmigen Zustand direkt in den wartenden Magnesiumoxidporen kondensiert – ein Prozess, der auch als pulsierende Laserablagerung bezeichnet wird. Das fertige Produkt gleicht einem nanometergroßen Coaxialkabel mit einem Magnesiumoxidkern und einer Scheide aus TMO. „Der Trick besteht darin, die Struktur des TMOs während dieses Prozesses zu erhalten, mit anderen Techniken gelingt dies nicht“, so der Forscher. „Die Kompositkabel können für eine Reihe von Anwendungen maßgeschneidert werden, darunter verlustfreie Stromleitung, Quantencomputer oder hochdichte Magnetdatenspeicherung. Wir erwarten, dass diese TMO-Nanokabel enorme Möglichkeiten bieten um weitere faszinierende physikalische Phänomene in der Nanowelt zu erkunden.“
(University Of Southern California, 16.07.2004 – NPO)
