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Neues aus der Welt der Wissenschaft |
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Eine neue Generation effektiver Supraleiter? |
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| | | Ein neues Material namens Magnesiumdiborid soll in Zukunft innovative Supraleittechnologien ermöglichen, so japanische Wissenschaftler der Universität Tokyo. |
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Supraleiter verlieren ihren Widerstand gegenüber elektrischem Strom unterhalb einer kritischen Temperatur. Jun Akimitsu und seinen Kollegen fanden nun in Magnesiumborid (MgB2) einen Stoff, der bei minus 234 Grad Celsius Supraleitfähigkeit entwickelt. Das stellt einen wesentlichen Fortschritt im Vergleich zu derzeit verfügbaren Komponenten dar.
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Supraleitende Materialien
1911 von H. Kamerlingh Onnes entdeckte Eigenschaft mancher Metalle (Blei, Quecksilber) und Legierungen (Sammelbezeichnung Supraleiter), in der Nähe des absoluten Nullpunkts dem elektrischen Strom keinen Widerstand mehr entgegenzusetzen. Wird beispielsweise in einer supraleitenden Drahtschleife ein Strom induziert, so fließt er nach dem Ausschalten des Primärstromkreises noch viele Stunden lang. Der Übergang vom normalen zum supraleitenden Zustand erfolgt sehr plötzlich bei einer für jeden Stoff bestimmten Sprungtemperatur (bis zur Entdeckung der Hochtemperatur-Supraleiter 1986 unter 23,3 K, danach bis zu 133,5 K). Bei diesem Übergang ändern sich auch andere physikalische, z. B. die magnetischen Eigenschaften in ungewöhnlicher Weise. |
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 Mehr zu Supraleitern |
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Kleine Ursache - große Wirkung |
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Vergangene Experimente haben gezeigt, dass eine geringfügige Veränderung in der Konstruktion von supraleitenden Materialien schon wesentliche Auswirkungen auf die Temperaturschwelle für Supraleitfähigkeit haben kann.
Der neue Stoff Magensiumborid (MgB2) verspricht laut den Wissenschaftlern der Universität Tokyo neue Generationen von Supraleitern, die auch ökonomisch verwertbar sind.
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Einsatz in Teilchenbeschleunigern
Die Synthese organischer Makromoleküle, die bei Raumtemperatur noch supraleitend sind, scheint nicht ausgeschlossen. Nach der BCS-Theorie (von J. Bardeen, L. Cooper und J. R. Schrieffer 1957 entwickelt; Physiknobelpreis 1972) bilden je zwei Leitungselektronen eines Metalls unterhalb einer bestimmten tiefen Temperatur sog. Cooper-Paare. Diese Elektronenpaare können sich frei durch das Metallgitter bewegen, d. h., der elektrische Widerstand verschwindet. Steigt die Temperatur an, dann werden die Paare wieder getrennt. Die einzelnen Elektronen sind zu normalen Leitungselektronen geworden; der elektrische Widerstand tritt wieder auf. Die BCS-Theorie erklärt viele Eigenschaften der Supraleiter, die (z. B. in Großrechenanlagen und Teilchenbeschleunigern) immer mehr Verwendung finden. |
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Mehr zu Hochtemperatur-Supraleitern |
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"Es existiert eine große Chance, dass supraleitende Komponenten aus Magnesiumborid spezifische stromleitende Eigenschaften anzeigen können", so Bob Cava von der Princeton University über die perspektiven des neuen Supraleiters im Nature Magazine.
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01.01.2010 |
