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Neue Hochtemperatur-Supraleiter

Ein erster Schritt in diese Richtung war die Entdeckung von Kuprat-Supraleitern vor 25 Jahren, die, verglichen mit bisherigen Supraleitern, bei Temperaturen (-223 Grad bis -173 Grad) noch verlustfrei Strom leiten. 2008 haben Forscher zudem neue Hochtemperatur-Supraleiter aus Eisen entdeckt. Einen solchen Eisen-Supraleiter haben Forscher am PSI untersucht. In ihren Experimenten haben sie eine supraleitende Materialprobe mit einer Probe des dazugehörigen Basismaterials verglichen.

Durch Bestrahlung mit Röntgenlicht wird in beiden Proben eine Spinwelle angeregt. Ein Spin ist ein atomarer Minimagnet, der für die magnetischen Eigenschaften eines Materials verantwortlich ist. Durch das eingestrahlte Licht wird einer dieser Spins «gestört», das heisst, aus seiner Anfangsorientierung gebracht, wodurch sich die benachbarten Spins in einer Art Dominoeffekt ebenfalls umorientieren, was zu einer wellenförmigen Bewegung führt, Spinwelle genannt.

Vergleicht man nun in diesen Messungen die Anfangsenergie des Röntgenlichts mit jener des abgelenkten Lichts, so erhält man aus der Differenz den Energiebetrag, der für die Spinwelle aufgebracht werden musste. Davon ausgehend kann man deren Eigenschaften herausfinden.

Ähnliche Eigenschaften entdeckt

Diese sind bei Basismaterial und Supraleiter sehr ähnlich, was die Forscher so deuten, «dass die magnetische Wechselwirkung am Übergang zur supraleitenden Phase beteiligt sein kann», wie PSI-Forscher Dr. Thorsten Schmitt sagt, der das Projekt vor zweieinhalb Jahren gestartet hat.

Man sei noch ganz am Anfang der Erforschung dieses Phänomens, doch wenn man das Wissen später technisch nutzen könne, werde dies von grosser Bedeutung für die Gesellschaft sein. Deshalb möchte das PSI nun seine Methoden noch verbessern, um auch sehr kleine Änderungen der magnetischen Eigenschaften nachweisen zu können, so Schmitt. Des Weiteren sind Untersuchungen anderer eisenbasierter Supraleiter geplant.