Supraleiter: Forscher finden wohl neues Hochtemperatur-Material

Forschende der Tokyo Metropolitan University haben ein neues supraleitendes Material entwickelt, das aus einer Mischung von Eisen, Nickel und Zirkonium besteht. Ihre Erkenntnisse könnten einen bedeutenden Schritt in Richtung Hochtemperatur-Supraleitung darstellen.

Die richtige Mischung

Während Eisen-Zirkonid und Nickel-Zirkonid in kristalliner Form keine supraleitenden Eigenschaften zeigen, entdeckte das Team, dass eine spezielle Legierung dieser Elemente sehr wohl supraleitend werden kann. Die Wissenschaftler unter der Leitung von Professor Yoshikazu Mizuguchi nutzten die sogenannte Lichtbogen-Schmelztechnik, um verschiedene Mischverhältnisse der Metalle herzustellen. Dabei fanden sie heraus, dass die supraleitenden Eigenschaften in einem bestimmten Bereich des Mischungsverhältnisses besonders ausgeprägt waren.

Dieser Bereich zeigte ein charakteristisches kuppelförmiges Phasendiagramm, das für sogenannte unkonventionelle Supraleiter typisch ist - Materialien, die über andere Mechanismen als die klassischen BCS-Theorien supraleitend werden.


Supraleiter spielen eine Schlüsselrolle in zukunftsweisenden Technologien wie MRT-Geräten, Magnetschwebebahnen und hocheffizienten Stromleitungen. Ein großes Hindernis für eine breitere Anwendung ist jedoch, dass die meisten Supraleiter extrem niedrige Temperaturen von etwa vier Kelvin benötigen. Um in diesen Temperaturbereich zu kommen, müssen die Leitungen mit flüssigem Helium gekühlt werden.

Magische 77 Kelvin

Das Ziel der Wissenschaftler ist es, Materialien zu entwickeln, die bei höheren Temperaturen supraleitend sind, insbesondere über der Schwelle von 77 Kelvin, bei denen flüssiger Stickstoff als Kühlmittel genutzt werden kann. Erste Erfolge in diesem Bereich, wie eisenbasierte Supraleiter, wurden bereits 2008 verzeichnet.

Die neue Legierung aus Eisen, Nickel und Zirkonium könnte ein weiterer Schritt in diese Richtung sein. Speziell die magnetischen Eigenschaften von Nickel-Zirkonid und deren Zusammenhang mit der unkonventionellen Supraleitung bieten vielversprechende Ansätze für die zukünftige Forschung.


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