NEWS / Innsbrucker Forscher arbeiten am Supraleiter

Wissenschaftlern der Universität Innsbruck ist es gelungen, Elektronen in Metallen zu geordneten Bewegungen entlang vorgegebener Bahnen zu zwingen. Dieses in Metallen bisher noch nie beobachtete Verhalten, liefert wichtige Erkenntnisse über die Wechselbeziehungen von Elektronen und über das Phänomen der Supraleitung. Wissenschaftler arbeiten schon länger daran, denn der Stromfluss ohne Verlust zählt zu den großen Herausforderungen der Forschung.

Hochtemperatur-Supraleiter sind keramische Materialien, die unterhalb einer bestimmten Temperatur den elektrischen Strom ohne Widerstand, das heißt ohne Verlust, leiten. Bei höheren Temperaturen ändert sich dieses Verhalten jedoch. Solche sprunghaften Veränderungen auf Grund äußerer Einflüsse sind charakteristisch für so genannte "smart materials". Bis jetzt war diese als Korrelation bezeichnete Abhängigkeit nur bei Nicht-Metallen beobachtet worden. Dem Team um Erminald Bertel vom Institut für Physikalische Chemie, ist es nun erstmals gelungen, Elektronen auch in Metallen in eine solche gegenseitige Abhängigkeit zu zwingen. Dazu haben die Wissenschaftler zunächst Nanostrukturen auf der Oberfläche von Metall-Einkristallen (mit einheitlichem Gitter) erzeugt.

Nanostrukturen können dann die Bewegungsfreiheit dieser Elektronen weiter einschränken. Zur Herstellung solcher Strukturen können etwa Oberflächen von Kupfer-Kristallen so oxidiert werden, dass freie Kupferkanäle von drei Nanometern Breite zwischen Erhebungen von Kupferoxid liegen. In diesen Kanälen können sich Elektronen nur eindimensional bewegen.