Supraleiter stillt Energiehunger von Rechenzentren

Technische Universität Chalmers: Subtile Lenkung von Molekülen verbessert Einsatzfähigkeit enorm

Supraleitung, die selbst Magnetfeldern widersteht (Illustration: Riccardo Arpaia, chalmers.se)

Göteborg (pte004/24.03.2026/06:05)

Ein neuer Hochtemperatur-Supraleiter von Forschern der Technischen Universität Chalmers transportiert Strom ohne elektrischen Widerstand und behält seine supraleitenden Fähigkeiten auch in einem Magnetfeld bei. Im Normalfall bricht die Supraleitung in einem solchen Fall schlagartig zusammen. Ebenso schlagartig nimmt dann der Stromverbrauch zu, sodass das Stromnetz im Extremfall kollabiert. Die Lösung ist vor allem für Rechenzentren interessant, die bereits bis zu zwölf Prozent des Stroms verbrauchen, der weltweit produziert wird - Tendenz stark steigend.

Unzählige Kombis ohne Durchbruch

Dass Problem, dass Supraleitung, auch die, die das Attribut hochtemperaturleitend trägt, nur bei Temperaturen weit unter minus 100 Grad Celsius funktioniert, ist damit allerdings noch nicht gelöst. Um diese extreme Kälte zu erreichen, ist sehr viel Energie nötig, die die Einsparungen aufgrund des Supraleistungseffekt teilweise zunichte macht.

Auf der Suche nach Materialkombinationen, die Supraleitung bei höheren Temperaturen - im Idealfall Zimmertemperatur - ermöglicht, haben Forscher in aller Welt unzählige Verbindungen ausprobiert, ohne das Ziel zu erreichen. Ebenso wenig konnten sie den Materialien die Intoleranz gegenüber Magnetfeldern abgewöhnen.

Etabliertes Material als Grundlage

Floriana Lombardi und ihr Chalmers-Team ist, statt neue Werkstoffkombinationen zu testen, von einem etablierten Material auf Kupferoxidbasis ausgegangen, das zur Familie der Cuprate gehört. Cuprate sind bekannte Supraleiter, die bei relativ hohen Temperaturen zwischen minus 140 und minus 196 Grad funktionieren.

Ihr "Versuchskaninchen" war ein Cuprat, das nur wenige Nanometer dick war, weniger als ein Millionstel der Dicke eines menschlichen Haares. Um dieses extrem dünne Material als Stromleiter nutzen zu können, muss es allerdings auf einer Unterlage (Substrat) abgeschieden werden, betonen die schwedischen Wissenschaftler in ihrer Publikation in "Nature".

Lombardi hat ein Substrat mit einer speziell strukturierten Oberfläche gewählt. Diese wirkt als Steuerungselement für die Ablagerung einzelner Moleküle. Sie bilden keine ebene Fläche, sondern Wellen. "Da die Atome im Substrat in einem bestimmten Muster angeordnet sind, können sie 'lenken', wie sich die Atome in der supraleitenden Schicht anordnen", ergänzt Physiker Eric Wahlberg.

Durch die Veränderung der Oberflächenstruktur des Substrats haben die Forscher die supraleitenden Eigenschaften beeinflusst und sichergestellt, dass sie auch bei höheren Temperaturen und unter Einwirkung starker Magnetfelder erhalten bleiben. Diese Ergebnisse öffnen die Tür zu praktischen Anwendungen von Supraleitern in energieeffizienter Elektronik, Quantenkomponenten der nächsten Generation und Technologien, die starke Magnetfelder erfordern.

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