Aluminium verändert Supraleiter
Entscheidende Schwächen des Supraleiters Magnesiumdiborid
Robert J. Cava und seine Kollegen von der Princeton University haben entdeckt, dass der neue Supraleiter (Neuer Supraleiter Magnesiumdiborid) entscheidende Schwächen hat. Jun Akimitsu von der Aoyama-Gakuin University in Japan und Kollegen von anderen Universitäten hatten heraus gefunden, dass Magnesiumborid bei der Temperatur von 39 Kelvin (minus 234.15 Grad Celsius) supraleitende Eigenschaften besitzt. In der gleichen Ausgabe von Nature, in der sie ihre Ergebnisse präsentierten, hatte Robert Cava die bahnbrechende Entdeckung noch enthusiastisch kommentiert: "Sensationell!". Der Physiker und Supraleiter-Spezialist aus Princeton war begeistert von dieser simplen Substanz, die in jedem Chemie-Zubehör für wenig Geld zu bekommen ist. Es war von Anfang an klar, dass MgB2 kein traumhaftes Material ist, aber die Experten haben in der Vergangenheit bei Supraleitern immer wieder selbst mit geringfügigen Veränderungen entscheidende Leistungsverbesserungen erzielt. Cava machte sich gleich mit seinen Kollegen ans Werk, um die Eigenschaften von Magnesiumborid auszutesten.
In der neuesten Ausgabe der Zeitschrift Nature veröffentlichen sie ihre Resultate, die deutliche Schwächen des neuen Stoffes offenbaren. Werden Elektronen bei MgB2 hinzu gefügt, durch teilweise Ersetzung von Bor durch Aluminium, geht deutlich Supraleitungsfähigkeit verloren. Bei 10% Aluminium verringert sich die Supraleitung entscheidend und bei 30% Al verebbt sie. Das bedeutet, dass es in Magnesiumborid eine klare strukturelle Instabilität gibt, die mit dem Verschwinden von Supraleit-Fähigkeit verbunden ist.
Alle Entwicklungen rund um den neuen Supraleiter und die folgenden Studien sind Thema einer speziell anberaumten Session auf dem kommenden Treffen der American Physical Society. In Nature wurden ja auch gerade supraleitender Kunststoff, organischer Polymer-Film (Supraleitendes Plastik) vorgestellt, der bei Raumtemperatur leitfähig ist und bei 2.35 Kelvin (minus 270.80 Grad Celsius) supraleitend wird. Das internationale Forscherteam von der Universität Konstanz, Lucent Technologies (USA) und vom Institute for Solid State Physics in Zürich entdeckte "Poly (3-Hexylthiophene) (P3HT)". Das Team sieht im Einsatz von Polymeren einen Durchbruch, da der Kunststoff je nach Anforderung sowohl als Isolierung wie als Leitmaterial bis zur Supraleitung eingesetzt werden könnte. Entscheidend ist die Leichtigkeit und die niedrigen Kosten, mit der diese organisch-polymeren Materialien herzustellen sind. Batlogg von Lucent Technologies sieht aber die praktische Nutzung noch in ferner Zukunft, er verwies besonders auf die tiefen Temperaturen, die bisher noch eine extreme Kühlung nötig machen.
Cava sieht das bei aller Zuversicht ähnlich, er ist überzeugt, dass bald weitere einfache Materialien wie Magnesiumborid entdeckt werden, die eine bessere Stabilität aufweisen und höhere kritische Temperaturen haben. Trotzdem warnt auch er vor überzogenen Erwartungen auf schnelle Produktreife der wissenschaftlichen Supraleiter-Erkenntnisse: "Die Entwicklung praktischer Werkzeuge benötigt erfahrungsgemäß jedoch eine lange Zeit. Ob sich diese Entdeckung als nützlich erweisen wird, bleibt daher abzuwarten".