- Beim Kauf von Produkten durch Links können wir eine Provision erhalten. Im Jahr 2024 entwickelten sich drei neue Materialien zu einem Brennpunkt in der Welt der Supraleitung. Zwei Entdeckungen erweitern das klassische Verständnis der Supraleitung, während eine es herausfordert. Bereits heute hat die Supraleitung zur Entwicklung von MRT-Geräten und leistungsstarken Teilchenbeschleunigern beigetragen. Die jüngsten Fortschritte legen nahe, dass Supraleitung in zahllosen Erscheinungsformen existieren kann.
Beim Kauf von Produkten durch Links in unseren Geschichten können wir unter Umständen eine Provision erhalten, die unser journalistisches Engagement unterstützt. Im Jahr 2024 entwickelten sich gleich drei neue Materialien zu einem Brennpunkt in der Welt der Supraleitung – jener faszinierenden Fähigkeit, elektrischen Strom ohne Widerstand fließen zu lassen. Zwei dieser Entdeckungen erweitern das klassische Verständnis der Supraleitung, während die dritte es vollkommen herausfordert. „Es ist eine außergewöhnlich ungewöhnliche Form der Supraleitung, von der viele Menschen behauptet hätten, sie sei nicht möglich“, sagte ein Physiker der Harvard-Universität, der nicht an den Entdeckungen beteiligt war. Seit 1911, als der Niederländer Heike Kamerlingh Onnes erstmalig diesen Zustand elektrischen Widerstandsverlusts beobachtete, hat die Supraleitung die Gemüter der Physiker gefesselt. Diese Erscheinung verlangt, dass sich Elektronen – trotz ihrer gegenseitigen Abstoßung – paarweise verbinden. Diese Entdeckungen haben nicht nur das Mysterium um die Supraleitung vertieft, sondern auch Hoffnungen geweckt.
Technologische Perspektiven
Bereits heute hat die Supraleitung zur Entwicklung von MRT-Geräten und leistungsstarken Teilchenbeschleunigern beigetragen. Eine vollständige Entschlüsselung dieses Phänomens könnte vielleicht sogar zu alltäglich einsetzbaren supraleitenden Drähten führen, die bei normalen Temperaturen funktionieren. Die Entdeckung solcher Materialien könnte zu weltverändernden Technologien wie verlustfreien Stromnetzen und magnetisch schwebenden Fahrzeugen führen. Die jüngsten Fortschritte in der Materialwissenschaft legen nahe, dass Supraleitung in zahllosen Erscheinungsformen existieren kann. Die Forschung an zweidimensionalen Materialien, die aus atomar dünnen Schichten bestehen, hat dabei erst begonnen. Diese neue Klasse von Materialien bietet ein unvergleichliches Maß an Flexibilität und eröffnet physikalische Möglichkeiten, die bisher nicht denkbar waren.
Der Weg zur Theorie
Die historische Entschlüsselung der klassischen Supraleitung kam 1957 durch John Bardeen, Leon Cooper und John Robert Schrieffer zustande. Physiker nutzen seine Theorie, um das Verhalten von Elektronen zu verstehen, doch immer wieder müssen sie umdenken. Die Erkenntnisse aus den achtziger Jahren über Supraleiter bei höheren Temperaturen forderten die Forscher heraus, neue Erklärungsmuster zu erarbeiten. In moderneren Experimenten mit Graphen, einem zweidimensionalen Kohlenstoffkristall, wurden überraschende Formen der Supraleitung beobachtet. Diese Entdeckungen deuten darauf hin, dass es mehrere Mechanismen geben könnte, die Elektronen zum Paar bilden bewegen können.
Einblick in die künftige Forschung
Inzwischen haben Forscher an der Columbia University Erfolg in einem neuen Bereich gefunden, als sie ein anderes zweidimensionales Kristall, ein Übergangsmetalldichalkogenid (TMD), untersuchten. Diese Forschung könnte tiefere Einblicke in die vielseitigen Erscheinungsformen der Supraleitung ermöglichen. Indem sie Elektronenströme in derart vielseitig einstellbare Materialumgebungen lenken, gewinnen Wissenschaftler zunehmend Vertrauen, dass Supraleitung in ihrer Natur ebenso vielfältig ist wie die Welt der fliegenden Wesen. Eine solche Fülle an Daten verspricht nicht nur akademische Fortschritte, sondern könnte auch den Weg für Anwendungen ebnen, die heute noch wie Zukunftsmusik erscheinen.
