Forscher der Nationalen Universität von Singapur haben ein kupferfreies supraleitendes Oxid synthetisiert, das bei etwa 40 K (-233°C) unter Normaldruck arbeitet. Dieses auf Nickel basierende Material eröffnet neue Perspektiven für das Verständnis der Hochtemperatur-Supraleitung. Die Ergebnisse wurden in Nature veröffentlicht und markieren einen Meilenstein seit der Entdeckung der Kupferoxide im Jahr 1987.
Die Supraleitung, ein Phänomen, bei dem ein Material jeglichen elektrischen Widerstand verliert, ist seit über einem Jahrhundert bekannt. Allerdings benötigen die meisten Supraleiter Temperaturen nahe dem absoluten Nullpunkt. Die Entdeckung der Kupferoxide in den 1980er Jahren hatte diese Grenzen bereits verschoben, doch die Verwendung von Kupfer brachte praktische Probleme mit sich.
Das neue Material, (Sm-Eu-Ca)NiO₂, wurde mithilfe eines Vorhersagemodells des Teams entwickelt. Es zeigt Supraleitung oberhalb von 30 K ohne externe Kompression. Diese Stabilität bei Normaldruck ist ein entscheidender Vorteil für zukünftige Anwendungen.
Die Auswirkungen dieser Entdeckung sind weitreichend. Sie deutet darauf hin, dass Hochtemperatur-Supraleitung nicht auf kupferbasierte Verbindungen beschränkt ist. Dies erweitert das Feld potenzieller Materialien für effizientere elektronische Anwendungen erheblich.
Das Team untersucht nun, wie die elektronischen Eigenschaften des Materials weiter modifiziert werden können, um seine kritische Temperatur weiter zu erhöhen. Diese Forschung könnte zu einer neuen Generation von Supraleitern führen, die besser für den alltäglichen Einsatz geeignet sind.
Was ist Hochtemperatur-Supraleitung?
Hochtemperatur-Supraleitung bezeichnet die Fähigkeit eines Materials, Strom ohne Widerstand bei deutlich höheren Temperaturen als dem absoluten Nullpunkt zu leiten. Im Gegensatz zu konventionellen Supraleitern benötigen diese Materialien keine extreme Kühlung.
Kupferoxide, die in den 1980er Jahren entdeckt wurden, waren die ersten, die diese Eigenschaft oberhalb von 30 K zeigten. Ihr Mechanismus bleibt jedoch unvollständig verstanden, was jede neue Entdeckung in diesem Bereich entscheidend macht.
Die Entdeckung eines kupferfreien Supraleiters, der bei ähnlichen Temperaturen unter Normaldruck funktioniert, ist daher ein bedeutender Fortschritt. Sie stellt die Annahme infrage, dass Kupfer für Hochtemperatur-Supraleitung unverzichtbar ist.
Dieses erweiterte Verständnis könnte die Entwicklung praktischerer supraleitender Materialien beschleunigen, die in Anwendungen wie Stromnetzen oder medizinischer Bildgebung eingesetzt werden könnten.