Heißblütiger Supraleiter

  • 08. October 2014

Ultrareines Lanthan zeigt eine deutlich höhere Sprungtemperatur als bislang bekannt.

Supraleiter können elektrischen Strom ohne jeglichen Energieverlust leiten. Allerdings wurden bis heute nur Materialien entdeckt, die bei einer Temperatur weit unterhalb der normalen Umgebungstemperatur supraleitend werden. Seit vielen Jahren sucht man deshalb weltweit nach sogenannten Hochtemperatur-Supraleitern, die auch bei Raumtemperatur ihre supraleitenden Eigenschaften behalten. Erstaunlicherweise kommt es dabei selbst bei einfachsten Materialien immer wieder zu Überraschungen. Wissenschaftler der Universität Hamburg haben nun herausgefunden, dass die Temperatur, bei der das Element Lanthan in seiner reinen Form supraleitend wird, deutlich höher ist bislang angenommen.

Die Abbildung zeigt die mit einem Rastertunnelmikroskop untersuchten Lanthan-Nanoinseln auf einer Wolfram-Unterlage

Abb.: Die Abbildung zeigt die mit einem Rastertunnelmikroskop untersuchten Lanthan-Nanoinseln auf einer Wolfram-Unterlage. (Bild: U. Hamburg)

Wissenschaftler um Roland Wiesendanger von der Universität Hamburg untersuchten das Element Lanthan mit Hilfe der Rastertunnelspektroskopie. Dabei stellten sie überraschend fest, dass sie eine um 40 Prozent höhere Sprungtemperatur messen konnten, als es in der Literatur für dieses Element seit Jahrzehnten angegeben wurde. Dies stellt eine erstaunliche Entdeckung dar, da es sich bei dem Supraleiter Lanthan um ein häufig untersuchtes und gut verstanden geglaubtes elementares Metall handelt.

Die Wissenschaftler der Universität Hamburg fanden heraus, dass die erhöhten Werte für die Sprungtemperatur mit einer wesentlich höheren Reinheit des von ihnen hergestellten Lanthans zusammenhängen. Die untersuchten Lanthan-Filme und Nanoinseln ließ man mit Hilfe der Atomlagenabscheidung auf einer Wolfram-Unterlage wachsen und kontrollierte die Reinheit während der Herstellung mit einem Rastertunnelmikroskop. Dabei stellte sich heraus, dass man an den saubersten Proben, die man wachsen lassen konnte, die höheren Werte für die Sprungtemperatur fand, während man bei verunreinigten Proben den Literaturwert für die Sprungtemperatur reproduzieren konnte. Dieses Ergebnis ist von großer Bedeutung für ein besseres Verständnis des Phänomens der Supraleitung und deren Anwendung in nanoskaligen Supraleiter-Bauelementen.

U. Hamburg / DE

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