Erhöhung der Supraleitung im Strontiumruthanat: Entdeckung des KIT

Quantenmechanik Mit Druck die Supraleitung erhöhen

16.11.2023 Quelle: KIT Lesedauer: 1 min |

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KIT Karlsruher Institut für Technologie

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Der Supraleiter Strontiumruthanat stellte die Forscher bisher vor viele Fragen. Nun konnten Wissenschaftler des KIT erstmals die Supraleitung des Materials erhöhen.

Durch mechanisches Drücken entlang einer bestimmten Richtung lässt sich die Sprungtemperatur von Strontiumruthanat deutlich erhöhen.
(Bild: peterschreiber.media - stock.adobe.com)

Forscher des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) haben neue Eigenschaften des Supraleiters Strontiumruthanat entdeckt. Laut einer Mitteilung erhöht mechanischer Druck die Supraleitung und erleichtert gleichzeitig die Verformung des Materials. Dies liege vor allem an der quantenmechanischen Anregung der Elektronen. Ein erster Bericht über die Forschungsergebnisse erschien in der Zeitschrift „Science“.

Supraleiter – interessant für Energiewandlung und -verteilung

Bei sogenannten Supraleitern handelt es sich um Materialien, die beim Unterschreiten einer bestimmten Temperatur keinen elektrischen Widerstand aufweisen. Dies mache sie für verschiedene Anwendungen der Energiewandlung und -verteilung interessant. Strontiumruthanat habe die Forschung bei der Supraleitung jedoch bisher vor ein Rätsel gestellt. „Die konventionelle Theorie lässt sich auf Strontiumruthanat nicht anwenden. Doch die Quantenmechanik bringt uns weiter, denn mit ihr lassen sich nicht nur die Eigenschaften einzelner Atome und Moleküle, sondern auch die kollektiven Eigenschaften von Vielteilchensystemen beschreiben“, sagt Professor Jörg Schmalian, Leiter des Instituts für Theorie der Kondensierten Materie (TKM) des KIT.

Materialien gezielt optimieren

So stellten die Forscher fest, dass Druck die Supraleitung stark erhöht. Gleichzeitig wird das Material wesentlich weicher, was die Verformung erleichtert. Dies führen die Forschenden auf eine quantenmechanische Resonanz der Schwingungen der Elektronen zurück. Dies würde neue Perspektiven eröffnen: in Zukunft könnten etwa starke Quantenfluktuationen im Labor manipuliert und Materialien für einen gegebenen physikalischen Effekt optimiert werden.

Prof. Dr. Jürgen Haase (links) und Doktorand Michael Jurkutat erforschen supraleitende Kupfer-Sauerstoff-Verbindungen, sogenannte Kuprate, mit der Kernresonanz. (Bild: Daniel Bandur - Universität Leipzig)

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