{"id":164610,"date":"2019-01-29T17:07:24","date_gmt":"2019-01-29T16:07:24","guid":{"rendered":"https:\/\/innovationorigins.com\/?p=164610"},"modified":"2019-01-29T17:07:24","modified_gmt":"2019-01-29T16:07:24","slug":"neue-erkenntnisse-zur-phaenomenologie-von-supraleitern","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/ioplus.nl\/archive\/en\/neue-erkenntnisse-zur-phaenomenologie-von-supraleitern\/","title":{"rendered":"Von Supraleitung w\u00fcrde auch Hyperloop profitieren"},"content":{"rendered":"<p>Supraleitende Materialien w\u00fcrden unseren Alltag vollkommen ver\u00e4ndern. Anwendungen wie elektronische Ger\u00e4te, die kaum noch elektrische Energie verbrauchen, w\u00e4ren m\u00f6glich \u2013 und schwebende Hochgeschwindigkeitsz\u00fcge. Auch Elon Musks Hyperloop w\u00fcrde davon profitieren.<\/p>\n<p>Schwebende Z\u00fcge k\u00f6nnten mit extrem starken supraleitenden Magneten zum billigen und ultraschnellen Transportmittel werden, erkl\u00e4rt Professor <a href=\"https:\/\/www.tuwien.ac.at\/aktuelles\/news_detail\/article\/124610\/\"><em>Neven Bari\u0161i\u0107<\/em><\/a> vom\u00a0<a href=\"https:\/\/www.ifp.tuwien.ac.at\/toppage\/\">Institut f\u00fcr Festk\u00f6rperphysik<\/a> an der TU Wien. Zitat: \u201eSupraleiter sind perfekte Diamagnete und w\u00e4ren die beste Technologie, um einen Zug zum Schweben zu bringen. Aber wir k\u00e4mpfen immer noch damit, Materialien zu finden, die einfach und billig an die technischen Anforderungen angepasst werden k\u00f6nnten. Hochtemperatur Supraleiter zu verstehen, ist sicher ein Schritt in die richtige Richtung und das <a href=\"https:\/\/www.golem.de\/news\/inductrack-hyperloop-schwebt-ohne-strom-1605-120802.html\">Hyperloop-Projekt<\/a> w\u00fcrde sehr davon profitieren.\u201c<\/p>\n<p>Neven Bari\u0161i\u0107 forscht an Supraleitern. Jetzt ver\u00f6ffentlichte er Ergebnisse, die die Erzeugung von supraleitenden Materials n\u00e4her r\u00fccken lassen.<\/p>\n<p><strong>Supraleiter<\/strong><\/p>\n<p>Konventionelle elektronische Systeme basieren auf Bauteilen wie Kabel und Dr\u00e4hte und diese haben einen gewissen elektrischen Widerstand. Es gibt allerdings auch Materialien, bei denen dies nicht der Fall ist \u2013 zumindest bei sehr niedrigen Temperaturen. Es handelt sich dabei um sogenannte Supraleiter. Das sind Materialien, deren elektrischer Widerstand beim Unterschreiten einer kritischen Temperatur abrupt auf Null f\u00e4llt. Unter anderem sind es Metalle, welche \u00fcber diese Eigenschaft verf\u00fcgen.<\/p>\n<p>Materialien herzustellen, die auch bei Raumtemperatur noch leitf\u00e4hig bleiben, w\u00e4re ein wissenschaftlicher Durchbruch. Die Forschung im Bereich der sogenannten Hochtemperatur-Supraleiter gestaltet sich allerdings schwierig, weil viele mit der Supraleitung verbundene Quanteneffekte noch nicht ausreichend verstanden werden.<\/p>\n<p>Bari\u0161i\u0107: \u201eEs gibt durchaus einige Materialien, die supraleitendes Verhalten bei Temperaturen in der N\u00e4he des absoluten Nullpunktes zeigen, und bei manchen verstehen wir sogar, warum das so ist.\u201c Die wirkliche Herausforderung sieht er allerdings darin, Supraleitung in <em>Cupraten<\/em> zu verstehen, wo diese bei viel h\u00f6heren Temperaturen bestehen bleiben.<\/p>\n<p><strong>Vielversprechende Cuprate<\/strong><\/p>\n<p>Die Entdeckung der Hochtemperatur-Supraleitung in Cupraten z\u00e4hlt zu den wichtigsten wissenschaftlichen Meilensteinen der letzten f\u00fcnfzig Jahre. Cuprate sind chemische Verbindungen, die ein kupferhaltiges Anion enthalten und bei Normaldruck bis zu einer Temperatur von 140 Kelvin (minus 133 Grad Celsius) supraleitend bleiben. Aber zentrale Fragen zum komplexen Phasendiagramm dieser Materialien blieben bisher offen.<\/p>\n<p>Bari\u0161i\u0107 sieht in einem Material, das bei Raumtemperatur supraleitend bleibt, den heiligen Gral der Festk\u00f6rperphysik. Jetzt kam er diesem n\u00e4her. Er entdeckte zwei fundamental unterschiedliche elektrische Ladungstr\u00e4ger in Cupraten, die in einem subtilen Wechselspiel stehen \u2013 und dieses Wechselspiel ist entscheidend f\u00fcr die Supraleitung.<\/p>\n<p>Ein Teil der elektrischen Ladungstr\u00e4ger ist immobil, der andere Teil hingegen mobil.<\/p>\n<ul>\n<li>Die immobilen elektrischen Ladungstr\u00e4ger sitzen jeweils auf einem Atom und k\u00f6nnen sich nur wegbewegen, wenn das Material aufgeheizt wird.<\/li>\n<li>Die mobilen elektrischen Ladungstr\u00e4ger k\u00f6nnen von einem Atom zum anderen springen.<\/li>\n<\/ul>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<p><strong>Supraleitung durch Paarung<\/strong><\/p>\n<p>Die Supraleitung wird von den beweglichen elektrischen Ladungstr\u00e4gern ausgel\u00f6st. \u201eEs gibt eine Wechselwirkung zwischen den beweglichen und den unbeweglichen elektrischen Ladungstr\u00e4gern, durch die sich die Energie des Systems ver\u00e4ndert\u201c, sagt Bari\u0161i\u0107. Die Unbeweglichen haben klebstoff-\u00e4hnliche Funktion und binden Paare von Beweglichen aneinander. So entstehen die sogenannten Cooper-Paare. Erst nach dieser Paarung k\u00f6nnen die elektrischen Ladungstr\u00e4ger supraleitend werden und dem Material die F\u00e4higkeit zum Transport ohne Streuung und Widerstand verleihen.<\/p>\n<p>Bari\u0161i\u0107 und sein Forschungsteam schlie\u00dfen daraus, dass die Zahl von mobilen und immobilen Ladungstr\u00e4gern sorgf\u00e4ltig ausbalanciert werden muss, um Supraleitung zu erhalten. Die Relation von \u201aKlebstoff\u2019 und zu paarenden elektrischen Ladungstr\u00e4gern muss ausgewogen sein. Ein Missverh\u00e4ltnis f\u00fchrt unweigerlich zur Schw\u00e4chung oder zum Zusammenbruch der Supraleitung. Zentrales Forschungsproblem war es herauszufinden, wie sich der Einfluss von Temperatur oder die Dotierung des Materials mit anderen Atomen auf die Balance zwischen beweglichen und unbeweglichen Ladungstr\u00e4gern auswirkt.<\/p>\n<p>Neven und sein Team f\u00fchrten viele verschiedene Experimente mit Cupraten durch. Aus den gro\u00dfen Datenmengen lie\u00df sich eine umfassende Ph\u00e4nomenologie der Supraleitung in Cupraten darstellen. Unter anderem konnte nachgewiesen werden, dass Supraleitung graduell entstehen kann. Die Erkenntnisse, die der Forscher mit seinem Team gewann, helfen die Cuprate besser zu verstehen und noch bessere Supraleiter zu entwickeln. Bari\u0161i\u0107 sieht sich noch nicht am Ziel, denkt aber, dass die Forschungsergebnisse gleich mehrere Schritte zu einem besseren Verst\u00e4ndnis von Supraleitern genommen haben.<\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<p>Weitere Informationen zu Supraleitern als Diamagnete finden Sie in der Informationsliteratur zum <a href=\"https:\/\/de.wikipedia.org\/wiki\/Mei%C3%9Fner-Ochsenfeld-Effekt\">Mei\u00dfner-Effekt<\/a>.<\/p>\n<p>Hier finden Sie den Link zur Originalpublikation von Neven Bari\u0161i\u0107:<\/p>\n<p><a href=\"http:\/\/advances.sciencemag.org\/content\/5\/1\/eaau4538\" target=\"_blank\" rel=\"noopener\">Orignalpublikation: Pelc et al., Science Advances 25, Vol. 5, no. 1 (2019)<br \/>\n<\/a><\/p>\n<p>Weitere k\u00fcrzlich dazu erschienene Publikationen von Neven Bari\u0161i\u0107:<a href=\"https:\/\/www.nature.com\/articles\/s41467-018-06707-y\" target=\"_blank\" rel=\"noopener\"><br \/>\nNature Communicationsvolume 9, Article number: 4327 (2018) <\/a><br \/>\n<a href=\"https:\/\/www.nature.com\/articles\/s41535-018-0115-2\" target=\"_blank\" rel=\"noopener\">npj Quantum Materialsvolume 3, Article number: 42 (2018)<\/a><\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<p>Foto oben: Shanghai Transrapid (c) Yosemite Commonswiki<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Supraleitende Materialien w\u00fcrden unseren Alltag vollkommen ver\u00e4ndern. 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