Supraleiter und Röntgenstrahlen: Formen zeichnen

Einem italienisch-britischen Team aus Wissenschaftlern ist es gelungen, mit Hilfe eines Röntgenstrahls supraleitende Formen zu zeichnen. Die Studie wurde in der Fachzeitschrift Nature Materials veröffentlicht und zeigt, dass die Fähigkeit, winzige supraleitende Strukturen zu s...

Einem italienisch-britischen Team aus Wissenschaftlern ist es gelungen, mit Hilfe eines Röntgenstrahls supraleitende Formen zu zeichnen. Die Studie wurde in der Fachzeitschrift Nature Materials veröffentlicht und zeigt, dass die Fähigkeit, winzige supraleitende Strukturen zu schaffen und zu steuern zu innovativen elektronischen Geräten führen könnte. Die Forschung wurde teilweise durch COMEPHS ("Controlling mesoscopic phase separation") finanziert, einem EU-geförderten Projekt. COMEPHS erhielt Mittel in Höhe von 3,18 Mill. EUR unter dem Themenbereich "Nanotechnologien und Nanowissenschaften, wissensbasierte multifunktionale Werkstoffe und neue Produktionsverfahren und -anlagen" (NMP) unter dem siebten Rahmenprogramm (RP7) der EU.

Die Forscher vom Londoner Zentrum für Nanotechnologie im Vereinigten Königreich und der Sapienza Universität Rom in Italien haben am Synchrotronstrahlungszentrum Elettra (Triest) erfolgreich die Region der Hochtemperatur-Supraleitung manipuliert, und zwar in einem Material, das Sauerstoff, Kupfer und ein schwereres Element namens Lanthan enthält. Supraleitfähigkeit, so erklären die Experten, ist ein bestimmtes Stadium, in dem ein Material Elektrizität ohne Widerstand leitet. Im Wesentlichen wird keine Energie verschwendet.

Laut den Forschern entsteht Hochtemperatur-Supraleitfähigkeit, wenn Sauerstoffatome in einem Material durch intensives Röntgenlicht umgeordnet werden. Diese Art von Supraleitfähigkeit wurde von Wissenschaftlern erstmals vor einem Vierteljahrhundert entdeckt. Wird der Röntgenstrahl wie ein Stift verwendet, können Formen zweidimensional gezeichnet werden.

Mit Wärmeanwendung konnten die Forscher Strukturen auch wieder löschen. Somit konnten sie mit Hilfe dieser Werkzeuge nicht nur hochpräzise schreiben/zeichnen, sondern auch in nur wenigen Schritten und ohne jegliche Chemikalien löschen. Diese Umordnung der zugrundeliegenden Struktur eines Materials kann auch auf andere Verbindungen angewendet werden, die Metallatome und Sauerstoff enthalten. Brennstoffzellen und Katalysatoren sind nur zwei Beispiele.

"Unsere Validierung einer einstufigen, chemikalienfreien Technik zur Generierung von Supraleitern eröffnet spannende neue Möglichkeiten für elektronische Geräte, insbesondere für die Neuschreibung supraleitender Logikschaltungen", erklärt der Co-Autor Professor Gabriel Aeppli vom Londoner Zentrum für Nanotechnologie und der Abteilung für Physik und Astronomie am University College London. "Von wesentlicher Bedeutung ist der Schlüssel zur Lösung des berüchtigten "Travelling Salesman Problems", das vielen großen rechnerischen Herausforderungen der Welt zugrunde liegt. Wir wollen Computer auf Abruf schaffen, die dieses Problem mit Hilfe von Anwendungen von der Genetik bis zur Logistik lösen. Eine solche Entdeckung bedeutet, dass wir einem Paradigmenwechsel in der Computertechnologie wieder einen Schritt näher gekommen sind."

Über die Ergebnisse sagt Co-Autor Professor Antionio Bianconi von der Sapienza Universität in Rom: "Es ist erstaunlich, dass wir nun mit nur ein paar einfachen Schritten eine supraleitende 'Intelligenz' direkt zu einem Material hinzufügen können, das hauptsächlich aus den gebräuchlichen Elementen Kupfer und Sauerstoff besteht."Weitere Informationen finden Sie unter: University College London: http://www.ucl.ac.uk/ Nature Materials: http://www.nature.com/nmat/index.html

Länder

Italien, Vereinigtes Königreich