Von: Dennis L.
Manipulation von Atomen

Neuer Supraleiter leitet Strom bei Raumtemperatur

Einem internationalen Team aus Wissenschaftlern ist es durch gezielte Manipulation von Atomen und einem neu entdeckten Aggregatzustand gelungen, einen Supraleiter zu entwickeln, der nicht mehr heruntergekühlt werden muss um Strom widerstandsfrei von A nach B zu transportieren.

Stickstoff gekühlter Supraleiter schwebt über Dauermagneten.
© Henry Mühlpfordt / wikipedia.org

Durham (England). Als Supraleiter werden Materialien oder Materialkombinationen bezeichnet, die Strom verlustfrei leiten können. Jedoch mussten bisherige Supraleiter auf dreistellige Minusgrade heruntergekühlt werden, damit der Effekt des widerstandsfreien Stromtransports eintritt. Diese Prozedur macht eine flächendeckende Nutzung sehr unwirtschaftlich und aus diesem Grund ist es bisher nur der Wissenschaft vorbehalten, Strom ohne Verluste von einem Punkt zu einem anderen zu transportieren.

Dies könnte sich in Zukunft ändern, denn ein Team aus internationalen Wissenschaftlern ist es gelungen, Atome so zu manipulieren, dass aus einem isolierenden Material ein Supraleiter wird der nicht gekühlt werden muss. Ein Traum vieler Forscher: Die supraleitende Eigenschaft bei Raumtemperatur.

Der Jahn-Teller-Effekt bildete die Grundlage für den neuen Supraleiter

Der im Jahr 1937 aufgestellte Jahn-Teller-Effekt existierte bisher nur in der Theorie, aber genau dieser Effekt, der die Verzerrung in der Geometrie des Ligandenfelds einiger oktaedrischer Komplexverbindungen entlang einer Raumachse beschreibt, hat den neuen Supraleiter überhaupt ermöglicht. Die Wissenschaftler erbrachten den Nachweis, dass Supraleitfähigkeit auch auf ganz anders entstehen kann, wie sie ausführlich im Fachmagazin Science Advences beschreiben.

Die Wissenschaftler reicherten dazu sphärische Moleküle aus Kohlenstoffatomen (Fullerene) mit Rubidium-Atomen an. Dabei wurden die Rubidium-Atome so manipuliert, dass sich der Aggregatzustand der Substanz änderte. Neben den drei klassischen und weitläufig bekannten Aggregatzuständen gasförmig, fest und flüssig gibt es noch zahlreiche weitere Aggregatzustände wie kristallin, amorph, Plasma und auch die Supraleitfähigkeit.

Bisherige Materialien mit supraleitfähigen Eigenschaften mussten mit flüssigem Helium oder Stickstoff auf dreistellige Minusgrade heruntergekühlt werden, damit dieser Effekt überhaupt eintrifft. Anschließend ist das Material in der Lage, Strom ohne Verluste von einem Ort zum einem anderen zu transportieren.

Supraleitung ohne Kühlung

Der neu entdeckte Supraleiter benötigt keine Kühlung mehr. Strom kann bei Raumtemperatur verlustfrei fließen. Zum Vergleich: Durch den Widerstand in einem herkömmlichen Kupferkabel gehen in etwa sechs Prozent beim Transport des Stromes verloren.

Zahlreiche Möglichkeiten und viele Vorteile

Der neue Supraleiter nahm nach Angaben der Wissenschaftler, je nach Grad der Manipulation der Rubidium-Atome den Zustand von einem Isolator, einem Metall, einem Magneten oder eines Supraleiters an.

In Zukunft könnte der Strom großflächig und verlustfrei durch ganze Länder oder Kontinente transportiert werden. So könnte beispielsweise der südliche Teil Deutschlands von den Windparks in der Nord- und Ostsee profitieren. Bisher ist es durch den hohen Verlust unwirtschaftlich den Strom über größere Distanzen zu verschicken.

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