Für Cuprate geltende Supraleitfähigkeit bei Raumtemperatur

Wenn es um Supraleitung geht, benötigen Physiker normalerweise drei separate Beweisstränge, um die Behauptung zu bestätigen. Erstens muss ein Material keinen Widerstand aufweisen. Zweitens muss das Material den Meisner-Effekt zeigen, indem es ein externes Magnetfeld reflektiert. Und schließlich müssen diese Effekte bei einer bestimmten kritischen Temperatur eintreten.

Bei den meisten supraleitenden Materialien treten der Übergang zum Nullwiderstand und der Meisner-Effekt bei derselben kritischen Temperatur auf. In den letzten Jahren haben einige Physiker jedoch einige Kuprate gefunden, bei denen der Übergang zum Nullwiderstand bei einer niedrigeren Temperatur als beim Meisner-Effekt stattfindet.

Bei tiefen Temperaturen verhält sich das Cuprat also wie ein normaler Supraleiter. Bei steigender Temperatur durchläuft es einen ersten Übergang und verliert seinen Nullwiderstand unter Beibehaltung des Meisner-Effekts. Bei weiter steigender Temperatur durchläuft es dann einen zweiten Übergang, bei dem der Meisner-Effekt verschwindet und das Material zu einem gewöhnlichen Leiter wird. In unterdotiertem Yttrium-Barium-Kupfer-Oxid (YBCO) findet der erste Übergang bei 85 K statt, der zweite bei über 200 K.



Aber da beide Effekte Manifestationen der Supraleitung sind, wie kann dies sein?

Heute haben Vladimir Kresin vom Lawrence Berkeley National Laboratory und Stuart Wolf von der University of Virginia eine Theorie aufgestellt. Sie meinen, dass diese Cuprate aus zwei Komponenten mit unterschiedlichen Übergangstemperaturen bestehen: Die Komponente mit der höheren Übergangstemperatur bildet Inseln in einer Matrix mit niedrigerer Übergangstemperatur.

Das erklärt, warum das Material zwei Übergangstemperaturen hat, heißt es. Unter 85 K sind beide Komponenten Supraleiter. Wenn die Temperatur jedoch über 85 K ansteigt, wird die Matrix zu einem herkömmlichen Leiter, der einen endlichen Widerstand einführt. Die Inselkomponente behält jedoch ihre Supraleitfähigkeit.

Deshalb zeigen Messungen am Schüttgut endlichen Widerstand, aber auch den Meisner-Effekt.

Das Interessante an der Inselkomponente ist, dass es bei Temperaturen über 200 K, möglicherweise bis zu 250 K, ein Supraleiter sein muss. Das ist Raumtemperatur.

Das wirft eine offensichtliche Frage auf: Was ist der Unterschied zwischen der Inselkomponente und der Matrixkomponente? Kresin und Wolf wissen es nicht, aber sie machen einen Vorschlag. Supraleiter reagieren außerordentlich empfindlich auf die Mischung von Atomen, aus denen sie bestehen. Ihre Idee ist, dass sich die Hochtemperaturinseln dort bilden, wo atomare Isotope die Materialeigenschaften subtil verändern.

Wie genau ein Isotop dies tun kann, ist nicht klar. Kresin und Wolf sagen jedoch, dass ein Experiment gezeigt hat, dass die Substitution von O-16 durch O-16 in einem anderen Cuprat die zweite Übergangstemperatur dramatisch erhöht.

Das ist potenziell spannend. Tatsächlich sagen diese Leute, dass sie einen Supraleiter bei Raumtemperatur entdeckt haben, wenn auch einer, der in einem Supraleiter mit niedrigerer Temperatur funktioniert. Ob diese Materialien isoliert werden können, so dass der Effekt in einem eigenständigen Schüttgut auftritt, wird eine wichtige zu untersuchende Frage sein.

Diese Jungs müssen jedoch noch ein bisschen arbeiten, um alle anderen zu überzeugen. Das Gebiet der Supraleitung ist übersät mit Berichten über Hochtemperatur-Supraleiter, die sich später als schwer oder gar nicht reproduzierbar herausgestellt haben. Forscher haben sogar einen Namen für diese Ergebnisse: USOs – nicht identifizierte supraleitende Objekte.

Vor einigen Jahren haben wir uns Kresins Behauptung angesehen, gefunden zu haben Aluminium-Nanocluster, die bei 200 K . supraleitend sind . Wir haben seitdem nichts mehr gesehen.

Kresin und Wolf planen weitere Ermittlungen. Wenn wir mehr von ihnen oder anderen hören, die ihre Arbeit wiederholt haben, wissen wir, dass an diesen Behauptungen etwas dran ist. Wenn nicht, müssen wir es als weiteres USO verbuchen.

Ref: arxiv.org/abs/1109.0341 : Inhomogener supraleitender Zustand und intrinsische Tc : Supraleitung bei Raumtemperatur in den Cupraten

verbergen