Widerstand im Nanodraht - wissenschaft.de
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Widerstand im Nanodraht

Forscher der Universität von Illinois in Urbana-Champaign haben zwei DNA-Stränge mit einem Supraleiter überzogen und dabei ein neuartiges Phänomen entdeckt: Wenn die beiden nur wenigen Nanometer dünnen Drähte abgekühlt und zusätzlich einem Magnetfeld ausgesetzt werden, lässt sich der elektrische Widerstand des Leiterpaares durch das Feld steuern. Darüber berichten die Wissenschaftler im Fachmagazin Science (Band 308, Seite 1762).

Wenn supraleitende Körper und Filme auf eine Temperatur in der Nähe des absoluten Nullpunkts abgekühlt werden, verlieren sie ihren elektrischen Widerstand und leiten daher einen elektrischen Strom ohne jegliche Verluste. Dies trifft jedoch nicht auf nur wenige Nanometer dünne Drähte aus Supraleitern zu ? sie weisen aufgrund der verringerten Dimension selbst bei absolut Null einen endlichen Widerstand auf.

Alexey Bezryadin und seine Kollegen untersuchten nun in einem Experiment die physikalischen Eigenschaften zweier parallel angeordneter supraleitender Nanodrähte. Um diese herzustellen, überbrückten die Forscher zunächst eine etwa 100 Nanometer breite Einbuchtung in einer Halbleiterplatte mittels zweier DNA-Moleküle.

Um die Moleküle in einen Supraleiter zu verwandeln, überzogen die Forscher die Drähte anschließend mit einem Gemisch der Elemente Molybdän und Germanium. Mithilfe zweier Kontakte zu beiden Seiten des Grabens konnten die Forscher dann den Fluss eines elektrischen Stromes durch diese Leiteranordnung untersuchen. Wie erwartet sank deren Widerstand bei Abkühlung stark ab und nahm in der Nähe von absolut Null einen kleinen, aber dennoch endlichen Wert an.

Überraschenderweise ließ sich die Größe dieses elektrischen Widerstands allerdings durch ein äußeres Magnetfeld beeinflussen. Der Widerstand veränderte sich dabei auf periodische Art und Weise mit der Größe des Feldes und wurde zudem auch durch den Abstand zwischen den beiden Drähten beeinflusst.

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Bezryadin glaubt, dass das Magnetfeld einen kleinen Strom in senkrechter Richtung zu den beiden supraleitenden Drähten entlang der beiden Seiten des Grabens verursacht. Erste theoretische Untersuchungen haben ergeben, dass dies die Oszillationen des Widerstands erklären könnte. Die Forscher glauben, dass ihr Leiterpaar als ein hochempfindlicher Magnetfeldsensor eingesetzt werden kann.

Stefan Maier
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