Forscher: Hochtemperatursupraleiter können ihren Spinpaarungszustand ändern
Entdeckung könnte die Entwicklung bei noch höheren Temperaturen supraleitender Kupferoxide unterstützen
Einem Forscherteam der Ohio State University in den Vereinigten Staaten ist es gelungen, die Elektronenspinpaarung von Hochtemperatursupraleitern kontrolliert zu verändern. Dies gelang durch das Einbringen von Fremdatomen des Elements Cerium in einen Kupferoxidsupraleiter. Darüber berichtet das Fachblatt Physical Review Letters.
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Obwohl seit dem Jahre 1986 bekannt ist, dass bestimmte Kupferoxidverbindungen selbst bei relativ hohen Temperaturen von einigen Dutzend Grad über dem absoluten Nullpunkt den elektrischen Strom verlustfrei leiten können, liegt der Ursprung dieser Supraleitung weiterhin im Unklaren. Bisher ist nur bekannt, dass die Supraleitung ebenso wie bei herkömmlichen Supraleitern wohl durch die Paarbildung von Elektronen oder positiven Ladungsträgern ausgelöst wird, von so genannten Cooperpaaren.
Während die Paare herkömmlicher Supraleiter zumeist aus Elektronen mit unterschiedlichen Spins bestehen (man spricht von einem s–Supraleiter), so paaren sich in Hochtemperatursupraleitern zumeist Ladungsträger mit gleichen Spins (d–Supraleiter). Da ein Großteil der Technik zur Verarbeitung von Supraleitern mittels s–Supraleitern entwickelt wurde und diese zudem ein besseres Verhalten bei Temperaturveränderungen aufweisen, versuchen Wissenschaftler seit langem, s–Hochtemperatursupraleiter zu entwickeln.
Dies ist einem Forscherteam um Thomas Lemberger von der Ohio State Universität nun durch Einbringen von Cerium–Fremdatomen in einen bestimmten Kupferoxid–Hochtemperatursupraleiter gelungen. Der Übergang zwischen d– und s–Supraleitung ließ sich während des Experiments durch die Bestimmung der Eindringtiefe eines Magnetfeldes in einen dünnen Film des Supraleiters eindeutig feststellen. Mit einer genaueren Untersuchung dieses Übergangs möchten die Forscher nicht nur zu einem besseren Verständnis der der Paarbildung zugrundeliegenden physikalischen Vorgänge führen, sondern auch die Entwicklung neuer, bei noch höheren Temperaturen supraleitenden Kupferoxiden zulassen.
Stefan Maier
