Forschung

Supraleitung unter Hochdruck

09.05.2018 -
Ein Alkali-dotiertes Fullerid zeigt unter hohem Druck lichtinduzierte Supraleitung.

In der Vergan­genheit haben Wissen­schaftler der Arbeits­gruppe von Andrea Cavalleri am Max-Planck-Institut für Struktur und Dynamik der Materie in Hamburg mehrfach inten­sive Laser­pulse genutzt, um verschie­dene Klassen von Supra­leitern zu stimu­lieren. Unter bestimmten Bedingungen erbrachten sie dabei Beweise für Supra­leitung bei unge­wöhnlich hohen Temperaturen, obwohl dieser Zustand stets nur für den Bruchteil von Sekunden kurzlebig war. Ein wichtiges Beispiel für diesen Effekt ist K3C60, ein aus schwach wechsel­wirkenden C60-Molekülen gebildeter orga­nischer Molekül­kristall, der im Gleich­gewicht unterhalb der Sprung­temperatur von -250°C supra­leitend ist. Bereits vor zwei Jahren zeigte sich, dass maßge­schneiderte Laserpulse, die Schwingungen der C60-Moleküle anregen, einen kurz­lebigen Zustand hoher Leit­fähigkeit mit Eigen­schaften gleich denen eines Supraleiters indu­zieren. Dieser Effekt war bis hinauf zu Tempe­raturen von -170°C – weit oberhalb der Sprung­temperatur – zu beobachten.

Abb.: Die lichtinduzierte Supraleitung in K3C60 wurde unter hohem Druck in einer Diamant-Ambosszelle untersucht. (Bild: J. Harms, MPSD)

Abb.: Die lichtinduzierte Supraleitung in K3C60 wurde unter hohem Druck in einer Diamant-Ambosszelle untersucht. (Bild: J. Harms, MPSD)

Nun gingen die Physiker einen entschei­denden Schritt weiter und betrach­teten den licht­induzierten Zustand in K3C60, während mechanischer Druck unter Verwendung einer Diamant-Amboss­zelle angelegt wurde. Im Gleich­gewicht sorgt dieser Druck für eine Reduzierung der Abstände der C60-Moleküle, wodurch der supra­leitende Zustand des Kalium-dotierten Fullerids geschwächt und die kritische Temperatur deutlich gesenkt wird. „Zu verstehen, ob in K3C60 der licht­induzierte Zustand in gleicher Form reagiert wie der Gleich­gewichts-Supraleiter, ist ein entschei­dender Schritt, um eindeutig die Natur dieses Zustandes zu bestimmen und kann neue Hinweise zum physi­kalischen Mecha­nismus hinter der licht­induzierten Hoch­temperatur-Supra­leitung liefern“, sagt Alice Cantaluppi.

Der mit Licht angeregte K3C60 Fullerid wurde systematisch in einer Spanne vom umge­benden Normaldruck bis zu 2.5 Gigapascal untersucht. Die Forscher beobach­teten eine starke Redu­zierung der Photoleit­fähigkeit mit zuneh­mendem Druck. Dieses Verhalten ist sehr verschieden von dem eines gewöhn­lichen Metalls, aber im Einklang mit der Phänome­nologie eines Supra­leiters und steht daher für die erste eindeutige Inter­pretation des licht­induzierten Zustands in K3C60 als transiente supra­leitende Phase. Wir beobach­teten, dass wir bei stärkerer optischer Anregung einen tran­sienten Supra­leiter auch bei Tempera­turen weit oberhalb der zuvor bestimmten -170°C erreichten, sogar bis hinauf zur Zimmer­temperatur“, sagt Michele Buzzi.

Eine univer­selle Beschreibung des physi­kalischen Mecha­nismus hinter dem Phänomen der licht­induzierten Hoch­temperatur-Supra­leitung in K3C60 fehlt jedoch noch, und das ulti­mative Ziel eines bei Raum­temperatur stabilen Supraleiters ist immer noch nicht greifbar. Nichtsdesto­trotz soll der neuartige Ansatz, der die optische Anregung mit der Anwendung anderer externer Stimuli wie zum Beispiel mecha­nischen Drucks oder magne­tischer Felder, vereint, den Weg in diese Richtung ebnen.

MPSD / JOL

Die äußerst leisen, kompakten, ölfreien Pumpen

Die Modelle der neuen Scrollpumpenbaureihe HiScroll von Pfeiffer Vacuum sind ölfreie, hermetisch dichte Vakuumpumpen. Die kompakte Bauweise sowie leiser und vibrationsarmer Betrieb zeichnen die Neuentwicklungen besonders aus.

Erleben Sie unsere neue HiScroll – die ölfreien Vakuumpumpen von Pfeiffer Vacuum in 3D!

 

HiScroll FunktionsVideo

 

Erfahren Sie mehr über die neue HiScroll Vakuumpumpe

Newsletter

Die Physik in Ihrer Mailbox – abonnieren Sie hier kostenlos den pro-physik.de Newsletter!

Einen Schritt weiterdenken – die neue Generation der Scrollpumpen:


Erleben Sie unsere neue HiScroll – die ölfreien Vakuumpumpen von
Pfeiffer Vacuum.

 

Erfahren Sie mehr über die HiScroll Vakuumpumpen

Korrosion und Korrosionsschutz modellieren - Whitepaper

Ein Whitepaper stellt die grundlegende Theorie hinter den Modellen vor, die Korrosion und Korrosionsschutz beschreiben. Zudem veranschaulicht es, wie diese Modelle zum Verständnis, zur Innovation und zur Optimierung von Bauteilen und Prozessen dienen können, um Korrosion zu minimieren.

Whitepaper lesen!

Die Turbopumpe mit hoher Kompression, speziell für leichte Gase.

Mit der HiPace 700 H präsentiert Pfeiffer Vacuum eine äußerst kompressionsstarke Turbopumpe. Mit einem Kompressionsverhältnis von ≥ 2·10⁷ für Wasserstoff ist sie für die Erzeugung von Hoch- und Ultrahochvakuum geeignet.

 

Mehr Informationen

Virtuelle Jobbörse

Eine Kooperation von Wiley und der DPG

Als Ersatz für die bekannte Jobbörse auf den DPG-Frühjahrstagungen 2020 findet eine Virtuelle Jobbörse statt.

Eventbeginn:
16.06.2020 - 14:00
Eventende:
18.06.2020 - 17:00

Mehr Informationen

Korrosion und Korrosionsschutz modellieren - Whitepaper

Ein Whitepaper stellt die grundlegende Theorie hinter den Modellen vor, die Korrosion und Korrosionsschutz beschreiben. Zudem veranschaulicht es, wie diese Modelle zum Verständnis, zur Innovation und zur Optimierung von Bauteilen und Prozessen dienen können, um Korrosion zu minimieren.

Whitepaper lesen!

Die Turbopumpe mit hoher Kompression, speziell für leichte Gase.

Mit der HiPace 700 H präsentiert Pfeiffer Vacuum eine äußerst kompressionsstarke Turbopumpe. Mit einem Kompressionsverhältnis von ≥ 2·10⁷ für Wasserstoff ist sie für die Erzeugung von Hoch- und Ultrahochvakuum geeignet.

 

Mehr Informationen

Virtuelle Jobbörse

Eine Kooperation von Wiley und der DPG

Als Ersatz für die bekannte Jobbörse auf den DPG-Frühjahrstagungen 2020 findet eine Virtuelle Jobbörse statt.

Eventbeginn:
16.06.2020 - 14:00
Eventende:
18.06.2020 - 17:00

Mehr Informationen