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Astronomie|Physik Technik|Digitales

Elektromagnetische Wellen verursachen Null-Widerstand

Wird ein supraleitendes Material wie Niob oder Magnesiumdiborid unter seine so genannte Sprungtemperatur abgekühlt, leitet es Strom ohne jeden Widerstand. Amerikanische, israelische und deutsche Forscher entdeckten nun, dass ein vergleichbarer Null-Widerstand auch in einer speziellen Anordnung aus Galliumarsenid und Aluminiumgalliumarsenid auftreten kann.

In diesem zweidimensionalem System (2DES) verschwindet der diagonale Widerstand bei tiefen Temperaturen und schwachen magnetischen Feldern, wenn die Probe elektromagnetischen Wellen ausgesetzt wird, berichten Ramesh Mani von der Harvard University und seine Kollegen, darunter Nobelpreisträger Klaus von Klitzing vom Max-Planck-Institut für Festkörperforschung, in der Fachzeitschrift „Nature“ (Vol. 420, S. 646).

Sie kühlten die so genannte Heterostruktur auf mindestens minus 269 Grad Celsius ab. Wird allein bei diesen Temperaturen den Elektronen noch ein Widerstand entgegengesetzt, verschwindet dieser, wenn neben einem magnetischen Feld noch Mikrowellen zwischen 27 und 115 Gigahertz auf die Probe gestrahlt werden.

Allerdings lässt sich hier noch nicht von einem klassischen Supraleiter sprechen, da der Null-Widerstand nur für Elektronen entlang einer festgelegten Diagonalen (Rxx) im Kristallgitter der Probe gemessen werden kann. „Eine vollständige Theorie für dieses Phänomen, das die Wechselwirkung zwischen Elektronen und elektromagnetischem Feld berücksichtigt, muss noch entwickelt werden“, so die Autoren.

Sie vermuten jedoch, dass durch die Mikrowellen Elektronen-Loch-Paare, so genannte Exzitonen, entstehen. Diese dienen wiederum als Grundlage für die Paarung von je zwei Elektronen, wodurch ein widerstandloser Transport dieser Teilchen möglich werden könnte.

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Jan Oliver Löfken
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