Mit einer hauchdünnen Schicht zwischen Strontiumtitanat und
Lanthanaluminat wird ein siebzig Jahre alter Traum Wirklichkeit.
Wie das renommierte Wissenschaftsjournal "Nature" in seiner Ausgabe vom 4.
November 2008 berichtet, ist es Physikern des Zentrums für elektronische
Korrelationen und Magnetismus (EKM) und des Sonderforschungsbereichs 484 der
Universität Augsburg gelungen, einen Supraleiter mit wählbaren
Eigenschaften herzustellen.
Supraleiter sind Materialien, die den elektrischen Strom ohne Verluste
transportieren können. In einer Kollaboration mit Arbeitsgruppen der
Universitäten Genf, Zürich, Paris und Rom haben Prof. Dr. Jochen
Mannhart und seine Mitarbeiter Dr. German Hammerl und Stefan Thiel am Lehrstuhl
für Experimentalphysik VI/EKM es geschafft, einen siebzig Jahre alten Traum
zu realisieren und mit einer frei wählbaren kleinen elektrischen Spannung
die Eigenschaften eines Supraleiters durchzustimmen.
Der hierzu verwendete Supraleiter besteht aus einem isolierenden Kristall
(Strontiumtitanat) auf das in den Augsburger Labors mittels eines
Laserepitaxie-Verfahrens eine isolierende Schicht eines zweiten Materials
(Lanthanaluminat) gewachsen wurde. An der Grenzfläche zwischen diesen
perfekt isolierenden Substanzen bildet sich erstaunlicherweise ein neuartiger
elektronischer Zustand der Materie aus, eine hauchdünne Schicht, die Strom
ohne elektrischen Widerstand transportieren kann. Diese supraleitende Schicht
ist nur ein Millionstel Millimeter dick. Kühlt man die beiden Kristalle auf
sehr tiefe Temperaturen von etwa -273° C ab, dann bildet diese Schicht ein
exakt zweidimensionales supraleitendes System.
Die Eigenschaften dieses Supraleiters werden von der Anzahl der sich an der
Grenzschicht befindenden Elektronen bestimmt. Diese Dichte lässt sich nun
in einzigartiger Weise durch kleine angelegte elektrische Spannungen variieren.
Mit solchen Spannungen gelang es den Physikern, die Eigenschaften der
Supraleitung kontinuierlich zu ändern und die Abhängigkeit der
Supraleitung von der Elektronendichte im Detail zu analysieren.
Da solche Messungen aufschlussreiche neue Informationen über die
Eigenschaften der Supraleitung liefern, waren sie seit etwa siebzig Jahren immer
wieder Ziel ehrgeiziger Experimente. In der aktuellen Nature-Ausgabe berichtet
die internationale Arbeitsgruppe um die Augsburger Physiker ausführlich,
wie es ihr gelungen ist, dieses Problem zu knacken, um damit das Tor zu weiteren
Experimenten zu öffnen, mit denen die Physik dieser spannenden Supraleiter
geklärt werden kann.
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Kontakt:
Prof. Dr. Jochen Mannhart
Institut für Physik der Universität Augsburg
86135 Augsburg
Telefon 0821/598-3651
jochen.mannhart@physik.uni-augsburg.de
http://www.physik.uni-augsburg.de/exp6
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Abstract aus Nature 456 vom 4. Dezember 2008:
http://www.nature.com/nature/journal/v456/n7222/abs/nature07576.html
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Ausführlichere Berichte u. a. bereits unter:
http://www.ftd.de/forschung_bildung/forschung/:Neue-Generation-von-Computerchips-Metalloxide-statt-Silizium/446941.html
http://www.wissenschaft-aktuell.de/artikel/Ladungs_Doping_fuer_schaltbare_Supraleiter1771015585579.html
http://www.weltderphysik.de/de/4245.php?ni=1192
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Fotos zu dieser Pressemitteilung:
http://idw-online.de/pages/de/news292489
