Koexistenz von Supraleitung und Ladungsdichtewellen
16.08.2017 - Neue Perspektiven für ein vertieftes Verständnis der Hochtemperatur-Supraleitung.
In den 1980er Jahren gelang es, keramikbasierte Verbindungen zu synthetisieren, die Strom ohne jeglichen Verlust bei Temperaturen bis zu 138 Kelvin leiten. Die bekanntesten Hochtemperatur-

Abb.: Intensive Laserpulse regen eine Bismutatverbindung an, in der Ladungsdichtewellen (links) mit Supraleitung (rechts) koexistieren. (Bild: J.M. Harms, MPSD)
Noch fehlt eine allgemeine Theorie, mit der sich die Physik der Hochtemperatur-
Vor diesem Hintergrund haben Experimente, in denen die Materialien mit ultrakurzen, intensiven Laserpulsen stimuliert wurden, neue Erkenntnisse über diese Systeme geliefert. So konnte Andrea Cavalleri und sein Team am MPI für Struktur und Dynamik der Materie in Hamburg bereits zeigen, dass mithilfe solcher Pulse die Ladungsdichtewellen in einigen Kupratverbindungen zerstört und dadurch Supraleitung bei höheren Temperaturen – möglicherweise bis zu Raumtemperatur - erreicht werden kann.
Jetzt untersuchten Cavalleri und seine Kollegen verschiedene Verbindungen aus der wenig erforschten Familie der Bismutate. Diese Supraleiter wurden in den 1970er Jahren entdeckt, noch vor den Kupraten, aber aufgrund ihrer weit niedrigeren Sprungtemperaturen von etwa dreißig Kelvin wurde ihnen weniger Aufmerksamkeit geschenkt. Sie besitzen viele Gemeinsamkeiten mit, aber auch viele Unterschiede zu den bekannteren Systemen. Insbesondere die Basisverbindung BaBiO(3) besitzt eine robuste Ladungsdichtewelle, aus der Supraleitung durch chemische Dotierung entsteht.
Die jetzt untersuchten Probenkristalle mit unterschiedlicher zugesetzter Blei-
„Bemerkenswerterweise konnten wir diese Reaktion nicht nur in der Basisverbindung BaBiO(3) messen, wo die Existenz einer Ladungsdichtewelle bekannt ist, sondern auch in der bleidotierten, supraleitenden Verbindung“, erläutert Team-
Die Wissenschaftler konnten außerdem die Energieskalen, die mit der Veränderung der Ladungsdichtewellen verbunden waren, genau bestimmen und so neue Informationen über das dynamische Wechselspiel mit der Supraleitung in den Bismutaten liefern. Diese Ergebnisse sind besonders wichtig, da kürzlich Ladungsdichtewellen in mehreren Kupratsupraleitern gefunden wurden, was auf eine überraschende Gemeinsamkeit zwischen einigen Aspekten dieser Materialien hinweist. Ein Ziel dieser Forschungen ist es, eine Art von Rezept für die Entwicklung neuer Materialien zu entwerfen, um neue Funktionalitäten bei zunehmend höheren Temperaturen zu entwickeln.
MPSD / RK
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