Durchbruch bei Supraleitung

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Ein internationales Wissenschaftlerteam unter Leitung der Universität Genf hat einen Supraleiter hergestellt, dessen Eigenschaften durch Anlegen eines elektrischen Feldes gewählt werden können. Genutzt wurden dabei oxidische Materialien, die neue Möglichkeiten für die Elektronik versprechen.

“Es wäre möglich, aus diesen Materialien einen supraleitenden Feldeffekt-Transistor herzustellen”, meint German Hammerl, forschungsbeteiligter Wissenschaftler vom Institut für Physik der Universität Augsburg. Doch nicht nur bei den dafür nötigen, tiefen Temperaturen seien Oxide sehr interessant für elektronische Anwendungen.

Der Supraleiter der Forscher entsteht aus zwei eigentlich isolierenden oxidischen Materialien, Strontiumtitanat und Lanthanaluminat. An der Grenzfläche zwischen diesen Substanzen bildet sich eine Art Elektronengas in einer nur einen Nanometer dicken Schicht. Bei einer Temperatur von etwa minus 273 Grad wird sie supraleitend, kann Strom also verlustfrei transportieren.

“Dieses Elektronengas zwischen den Isolatoren ist durch ein angelegtes elektrisches Feld manipulierbar”, erklärt Hammerl. Mit einer geringen äußeren Spannung kann die Supraleitung beeinflusst werden und mit höheren Spannungen ist sogar ein Ein- und Ausschalten möglich. “Das eröffnet einen völlig neuen Zugang, den supraleitenden Zustand untersuchen zu können”, so der Wissenschaftler. Für Forscher bietet das die Chance, ein besseres Verständnis der physikalischen Prinzipien der Supraleitung zu gewinnen. Das wiederum könnte sich letztendlich auch auf die Möglichkeiten in der praktischen Anwendung der verlustfreien Stromleiter auswirken.

Bei Raumtemperatur ist das Elektronengas in der Grenzschicht zwar nicht supraleitend, seine Eigenschaften können aber immer noch durch ein externes elektrisches Feld beeinflusst werden, so Hammerl. Unabhängig von der Supraleitung sind die Wissenschaftler auch allgemein an der Nutzung von Oxiden anstatt klassischer Halbleiter in der Elektronik interessiert. “Oxidische Bauelemente könnten langfristig völlig neue technische Möglichkeiten eröffnen”, ist Hammerl überzeugt. Allerdings sei in diesem Bereich noch viel Grundlagenforschung erforderlich, ehe es zu praktischen Anwendungen kommen könne.

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