Direkt zum Inhalt
Login erforderlich
Dieser Artikel ist Abonnenten mit Zugriffsrechten für diese Ausgabe frei zugänglich.

Festkörperphysik: Wie funktionieren Hochtemperatur-Supraleiter?

Einige Materialien zeigen sogar bei vergleichs­weise warmen Temperaturen keinerlei elektrischen Widerstand. Warum? Das ist möglicherweise einfacher zu erklären als lange gedacht.
Hochtemperatur-Supraleiter

Der völlige Verlust des elektrischen Widerstands scheint auch bei hohen Temperaturen nach einem bereits bekannten Prinzip zu funktionieren. Das legen verräterische Magnetwirbel in einem Cuprat nahe – einem keramischen supraleitenden Material auf Kupferbasis. Bisher haben die meisten Fachleute angenommen, solche Verbindungen, die bereits bei Temperaturen über 100 Kelvin supraleitend werden, ließen sich nicht mit dem "Bardeen-Cooper-Schrieffer-Mechanismus" (BCS) beschreiben. Die BCS-Theorie erklärt das Phänomen der Supraleiter, gilt ursprünglich jedoch nur für konventionelle Vertreter ihrer Art: Metalle bei extrem niedrigen Temperaturen nahe dem absoluten Nullpunkt.

Dem widerspricht nun eine Arbeitsgruppe um Christoph Renner von der Universität Genf. Danach zeigen auch die Hochtemperatur-Supraleiter ein entscheidendes, von der BCS-Theorie gefordertes Merkmal: Bei der Wechsel­wirkung mit Magnetfeldern erzeugen die Feldlinien im Supraleiter eng umgrenzte, nicht supraleitende Bereiche mit einer speziellen elektronischen Struktur. In den Cupra­ten waren diese charakteristischen Zustände bisher nicht aufzuspüren. Das galt als deutliches Zeichen dafür, dass solche Stoffe ihre außergewöhnliche Leitfähigkeit auf anderem Weg erhalten. Welcher das sein sollte, blieb aber unklar ...

Kennen Sie schon …

Spektrum der Wissenschaft – Vielfältige Quanten

Wir tauchen ein in die Welt der Quanten, die uns noch immer zahlreiche Rätsel aufgibt. Forscher entwickeln ständig neue Modelle und hinterfragen Grundlegendes, wie beispielsweise das Konzept der Zeit. Gleichzeitig macht die Entwicklung neuer Quantencomputer große Fortschritte und könnte unsere Verschlüsselungssysteme bedrohen. Experten arbeiten an neuen Methoden, um unsere Daten zu schützen. Erfahren Sie, wie diese Herausforderungen gemeistert werden und ob Kryptografen den Wettlauf gegen die Zeit gewinnen können.

Spektrum der Wissenschaft – Quantencomputer

Supraleitende Schaltkreise, neutrale Atome oder Ionenfallen – es gibt viele verschiedene Ansätze, Qubits zu realisieren. Welche Technologie am Ende im Quantencomputer stecken wird, ist noch offen. Wir geben einen Überblick über die sechs aktuellen Favoriten. Außerdem im Heft: In Island planen Wissenschaftler, im Bereich der Krafla zu einem Reservoir mit flüssigem Gestein vorzudringen. So wollen sie erstmals Magma direkt erforschen – und geothermische Energie erschließen. Wir stellen außerdem die ersten überraschenden Ergebnisse von Gesteinsproben des Asteroiden Bennu vor, die aus zu den Anfängen des Sonnensystems stammen. Die ältesten Höhlenmalereien finden sich auf Indonesien. Fachleute suchen nach den Ursachen, warum diese seit Ihrer Entdeckung plötzlich verfallen.

Spektrum - Die Woche – Europaparlament nimmt Renaturierungsgesetz an

In Straßburg wurde das weltweit erste Gesetz für eine umfassende Renaturierung geschädigter Ökosysteme verabschiedet. Was genau das für die europäische Landschaft bedeutet, lesen Sie in der aktuellen Ausgabe von »Spektrum – Die Woche«. Außerdem: was Cholesterin so gefährlich macht.

  • Quelle

Berthod, C. et al.: Observation of Caroli-de Gennes-Matricon Vortex States in YBa2Cu3O7−δ. In: Physical Review Letters 119, 237001, 2017

Schreiben Sie uns!

Beitrag schreiben

Wir freuen uns über Ihre Beiträge zu unseren Artikeln und wünschen Ihnen viel Spaß beim Gedankenaustausch auf unseren Seiten! Bitte beachten Sie dabei unsere Kommentarrichtlinien.

Tragen Sie bitte nur Relevantes zum Thema des jeweiligen Artikels vor, und wahren Sie einen respektvollen Umgangston. Die Redaktion behält sich vor, Zuschriften nicht zu veröffentlichen und Ihre Kommentare redaktionell zu bearbeiten. Die Zuschriften können daher leider nicht immer sofort veröffentlicht werden. Bitte geben Sie einen Namen an und Ihren Zuschriften stets eine aussagekräftige Überschrift, damit bei Onlinediskussionen andere Teilnehmende sich leichter auf Ihre Beiträge beziehen können. Ausgewählte Zuschriften können ohne separate Rücksprache auch in unseren gedruckten und digitalen Magazinen veröffentlicht werden. Vielen Dank!

Bitte erlauben Sie Javascript, um die volle Funktionalität von Spektrum.de zu erhalten.