Raumtemperatur-Supraleitung in Graphitkörnern gefunden

Hier ist ein interessantes Rezept. Nehmen Sie einen Löffel Graphitpulver und rühren Sie es in ein Glas Wasser. 24 Stunden bei Raumtemperatur stehen lassen und dann das Pulver filtrieren. Zum Schluss bei 100 Grad über Nacht backen und abkühlen lassen.

Und voila! Ein Material, das bei über 300 Kelvin – Raumtemperatur supraleitend ist. Das behaupten zumindest Pablo Esquinazi und seine Freunde von der Universität Leipzig heute.

Wenn das zu schön klingt, um wahr zu sein, lohnt es sich, sich die Behauptung genauer anzusehen, da es mehr als ein paar Vorbehalte gibt.



Erstens ist dies kein herkömmliches Schüttgut. Die Behauptung aus Deutschland lautet, dass die Supraleitung nach dem Trocknen an der Grenzfläche zwischen Graphitkörnern auftritt.

Das ist also ein Oberflächeneffekt, der nur einen winzigen Bruchteil der Gesamtmasse des Kohlenstoffs im Pulver umfasst – nur 0,0001 Prozent der Masse, so Esquinazi und Co.

Außerdem ist die Wirkung eindeutig fragil. Esquinazi und Co. sagen, dass die Supraleitung verschwindet, wenn das behandelte Pulver zu Pellets gepresst wird.

Alles, was die Supraleitfähigkeit an den Korngrenzflächen ermöglicht, wird also zerstört, wenn die Körner zusammengepresst werden.

Schließlich sind die experimentellen Beweise eher verlockend als endgültig. Unter normalen Umständen erfordern Behauptungen wegen Supraleitung drei verschiedene Beweismittel. Erstens gibt es keinen Widerstand. Zweitens gibt es den Meissner-Effekt, bei dem die Probe ein externes Magnetfeld reflektiert. Und schließlich muss ein supraleitender Phasenübergang nachgewiesen werden, beispielsweise eine plötzliche Änderung der magnetischen Eigenschaften des Materials beim Auftreten von Supraleitung.

Es ist dieser letzte Effekt, den Esquinazi und Co in ihrem Papier diskutieren. Sie sagen, dass sich die magnetischen Eigenschaften des Materials wie sein magnetisches Moment in einer Weise ändern, die mit dem Vorhandensein supraleitender Wirbel vereinbar ist.

Sie weisen darauf hin, dass ein ähnlicher Effekt bei anderen körnigen supraleitenden Oxiden auftritt. Und sie sagen auch, dass ähnliche Effekte in den letzten 40 Jahren mehrmals bei kohlenstoffbasierten Materialien beobachtet wurden.

Diese Jungs stellen die Hypothese auf, dass das Wasser die Graphitoberfläche mit Wasserstoff dotiert und dies eine Rolle bei der Verbindung der Körner spielt. Dies, sagen sie, erklärt die Supraleitung und warum das Pressen von Getreide die Bindungen zwischen ihnen bricht.

Das ist interessant, aber keineswegs ein Slam Dunk. Es wird jedoch wahrscheinlich eine Flut von Arbeiten auslösen, die die Eigenschaften von eingeweichtem Graphit genauer untersuchen.

Esquinazi war nicht in der Lage, die supraleitenden Eigenschaften einzelner Körner zu messen. Das wird also eine Priorität in der zukünftigen Arbeit sein. Physiker werden in diesen Teilchen Beweise für die Nullleitfähigkeit und den Meissner-Effekt sehen wollen.

Danach wird es wichtig sein, die Struktur des supraleitenden Kohlenstoffs und die Rolle, die Wasserstoff (wenn überhaupt) spielt, herauszuarbeiten.

Esquinazi und Co. weisen auf die Möglichkeit hin, dass es zu einer Erhöhung der Supraleitungstemperatur bestimmter Materialien kommen könnte, nachdem sie in Alkohol getränkt wurden, eine Erkenntnis, die wir Anfang dieses Jahres diskutiert haben.

Schließlich ist es schwer vorstellbar, dass supraleitende Körner auf lange Sicht von großem Nutzen sein werden, daher werden Physiker einen Weg finden wollen, den Effekt in einem Schüttgut zu reproduzieren – zum Beispiel entlang eines Drahtes.

Es liegt also viel Arbeit vor uns. Bezeichnenderweise haben Esquinazi und Co. gewartet, bis ihre Arbeit in veröffentlicht wurde ein peer-reviewed Journal bevor Sie ihr Papier auf das arXiv legen.

Das sollte Physikern die Zuversicht geben, dass es hier etwas gibt, das es wert ist, verfolgt zu werden. Und natürlich sind die Auswirkungen und Belohnungen potenziell enorm, was einen zusätzlichen Anreiz bietet.

Dessen sind sich Esquinazi und Co. bewusst. Sie beenden ihre Arbeit so: Die Gesamtergebnisse deuten darauf hin, dass Supraleitung bei Raumtemperatur erreichbar scheint und dass die hier verwendeten oder ähnliche Methoden den Weg für eine neue Generation supraleitender Bauelemente mit unerwartetem Nutzen für die Gesellschaft ebnen könnten.

Wir werden zusehen.

Ref: arxiv.org/abs/1209.1938 : Kann die Dotierung von Graphit die Supraleitfähigkeit bei Raumtemperatur auslösen? Beweise für granulare Hochtemperatur-Supraleitung in wasserbehandeltem Graphitpulver

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