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pte20190523014 Forschung/Technologie, Umwelt/Energie

Forscher knacken Weltrekord bei Supraleitung

Innovatives Material leitet elektrischen Strom widerstandslos bereits bei minus 23 Grad Celsius


Struktur des Lanthan-Hydrid-Supraleiters (Grafik: Drozdov et al., uchicago.edu)
Struktur des Lanthan-Hydrid-Supraleiters (Grafik: Drozdov et al., uchicago.edu)

Chicago/Lemont/Mainz (pte014/23.05.2019/11:30) - Gleich um 50 Grad haben Forscher der University of Chicago http://uchicago.edu den Weltrekord bei der Hochtemperatur-Supraleitung (HTSL) geknackt. Das Material, das sie entwickelt haben, leitet Strom widerstandslos bereits bei minus 23 Grad Celsius. Auch wenn dieser Zustand erst eintritt, wenn das Material unter extrem hohem Druck steht, halten Vitali Prakapenka, Professor am Argonne National Laboratory (ANL) http://anl.gov , und sein Mitarbeiter Eran Greenberg ihre Entwicklung für einen bedeutenden Schritt hin zu Supraleitung bei Raumtemperatur.

Supraleitung für Energiewende

Supraleitung ermöglicht Windenergieanlagen, die weitaus leistungsfähiger sind als jene, die heute gebaut werden. Sie lässt Magnetschwebebahnen wie den Transrapid in Schanghai effizienter fahren, ermöglicht extrem leistungsfähige Computer und MRTs für die Bildgebung in Medizin und Materialforschung. Das Problem bisher ist die niedrige Temperatur, bei der die heute eingesetzten Werkstoffe supraleitend werden. Sie zu erzeugen, kostet eine Menge Energie, die die Einsparung fast wieder auffrisst.

Der bisher gültige Rekord liegt bei minus 73 Grad, was aber nicht heißt, dass dieses Material tatsächlich nutzbar ist. Es lässt sich nicht zu flexiblen Leitungen verarbeiten, die beispielsweise als Wicklungen in Elektromotoren genutzt werden könnten. Genauso wenig ist das neue Material dazu geeignet, doch die Forscher glauben, dass es mit der Zeit gelingt, es praktisch zu nutzen. Derzeit gibt es supraleitende Leitungen, die minus 240 Grad benötigen.

Lanthan-Superhydrid als Kandidat

Die Forscher in Lemont haben sich auf Hydride konzentriert, das sind Verbindungen mit Wasserstoff. Gemeinsam mit Kollegen des Max-Planck-Instituts für Chemie http://mpic.de in Mainz haben sie herausgefunden, dass eine Verbindung von Lanthan mit Wasserstoff, genannt Lanthan-Superhydrid, ein geeigneter Kandidat ist. Lanthan gehört zu den Seltenerdmetallen.

Bei einem Druck, der 1,5 Mio. Mal so groß ist wie der Luftdruck auf Meereshöhe, verwandelt sich dieses Superhydrid in einen Supraleiter, vorausgesetzt, er wird auf eine Temperatur von minus 23 Grad gekühlt. Die Probe, mit der das Kunststück gelang, ist nur wenige Tausendstel Millimeter groß. Um die Struktur der Probe zu entschlüsseln, nutzten sie die extrem helle und scharfe Röntgenquelle am ANL. Sie platzierten die Probe zwischen zwei Diamanten, die sie extrem stark zusammenpressten. Aufgrund der gesammelten Daten konnten die Forscher ein Modell des Kristalls zeichnen. Darauf aufbauend, arbeiten Prakapenka und sein Team jetzt daran, den HTSL-Effekt bei geringeren Drücken zu erzielen.

(Ende)
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