Auf dem Weg zur Supraleitung bei Raumtemperatur

Forschern der Uni Leipzig ist ein Durchbruch bei der Erforschung von Supra­leitern gelungen: Jürgen Haase und sein Team entwickelten eine experi­mentelle Methode auf der Basis von Magnet­resonanz, mit der für die Supra­leitung relevante Verän­derungen in der Struktur der Materialien gemessen werden können. Das könnte die Voraus­setzung für die Herstellung eines Supra­leiters bei Raum­temperatur sein. „Ein möglicher Einsatz bei Raum­temperatur würde eine techno­logische Revolution bedeuten", sagt Haase.

Mit dem neuen Verständnis der supraleitenden Kupfer-Sauer­stoff-Verbindungen, kurz Kuprate, ist Haase zufolge eine Perspektive für ihre Entwicklung hin zu normalen Tempe­raturen gegeben. Die Supra­leitung wird heute bereits in viel­fältiger Art angewandt, beispiels­weise in Magneten für MRT-Geräte. Deren Betrieb wäre sehr viel einfacher und kosten­günstiger, wenn Supra­leiter bei Zimmer­tempe­ratur funktio­nieren würden.

Das Phänomen der Supraleitung wurde bereits 1911 in Metallen entdeckt. Nahezu ein halbes Jahr­hundert verging, bis 1957 die BCS-Theorie ein Ver­ständnis der Supra­leitung in Metallen lieferte. Im Jahr 1986 warf die Entdeckung von Supra­leitung bei kera­mischen Materi­alien neue Fragen auf, weckte aber zugleich die Hoffnung auf Supra­leitung bei Raum­temperatur.

Haase und sein Team untersuchen seit Jahren Kuprat-Supra­leiter mit magnetischer Resonanz. Nun konnte das erste Mal ein mess­barer Material­para­meter identi­fi­ziert werden, der die maxi­male Sprung­tempe­ratur bestimmt. So können die Forscher vorher­sagen, wie der wahr­schein­lichste Weg zur Supra­leitung bei Zimmer­temperatur aussieht und vielleicht das entschei­dende Puzzle­teil für das theore­tische Verständnis liefern. „Wir können jetzt sagen, wie die Zusammen­setzung der Kuprat-Verbin­dungen verändert werden muss, um die Tempe­ratur zu erhöhen. Gemessen wird dabei die Verteilung der Ladung zwischen dem Kupfer und dem Sauer­stoff. Von diesem Para­meter hat man bisher nichts gewusst“, erläutert Haase. Wie die Zusammen­setzung dann konkret verändert werden muss, sei Aufgabe von Chemikern. Er denke aber, dass es jetzt nicht mehr lange dauern wird, bis dieses dreißig Jahre alte Rätsel gelöst ist und womöglich Supra­leiter bei Zimmer­tempe­ratur auf dem Markt sind.

AML / RK