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Wie sieht es in einem Supraleiter aus?

Mittels Elektronenmikroskopie konnte ein internationales Forscherteam mit Beteiligung der TU Wien bestimmen, wie sich die Ladungsträger in einem Supraleiter verteilen.

 

Ein maßgeschneiderter Supraleiter - mit Elektronenmikroskopie konnte man nun seine Eigenschaften erklären.

Ein maßgeschneiderter Supraleiter - mit Elektronenmikroskopie konnte man nun seine Eigenschaften erklären.

Ein maßgeschneiderter Supraleiter - mit Elektronenmikroskopie konnte man nun seine Eigenschaften erklären. 1/2 Bilder

Ein maßgeschneiderter Supraleiter - mit Elektronenmikroskopie konnte man nun seine Eigenschaften erklären.

Stefan Löffler

Stefan Löffler

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Stefan Löffler

Herkömmliche elektrische Leiter, wie sie beispielsweise als Kupferkabel oder in Chips verwendet werden, setzen dem Strom einen Widerstand entgegen. Das ist etwa der Grund, warum Glühbirnen leuchten und Haartrockner trochnen, führt aber auch dazu, dass elektrische Geräte im Betrieb heiß werden. Da dabei viel Strom ungewollt in Wärme umgewandelt wird, versuchen Forscher seit vielen Jahren, den elektrischen Widerstand zu minimieren. Eine Möglichkeit dazu sind Supraleiter. Bei sehr niedrigen Temperaturen unter -200°C verlieren manche speziellen Materialen ihren elektrischen Widerstand gänzlich: sie können dann Strom verlustfrei von A nach B transportieren.

Ein spezieller solcher Supraleiter ist Sr14-xCaxCu24O41, dessen elektrische Eigenschaften durch Zugabe von Kalzium (Ca) maßgeschneidert werden können. Wo sich die Ladungsträger im Material bei einem hohen Ca-Gehalt aufhalten, konnte nun ein internationales Forscherteam mit Dr. Stefan Löffler (Universitäre Serviceeinrichtung für Transmissionselektronenmikroskopie) und Prof. Peter Schattschneider (Institut für Festkörperphysik) bestimmen.

Dabei wurde mit dem Elektronenmikropskop die Ladungsträgerverteilung auf atomarer Ebene untersucht. Simulationen bestätigen die Ergebnisse. Dieser Erfolg wird  zu einem besseren Verständnis von Supraleitern und dem Design neuer Materialien beitragen.

Diese Forschung wurde vom österreichischen Wissenschaftsfonds FWF (J3732-N27, I543-N20) gefördert.

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