26/02/2016 - Fortschritte bei Supraleitern

Menéame

Quantenmaterialien, die auf subatomarer Ebene konstruiert sind, können genau so angepasst werden, dass sie seltene nützliche Eigenschaften in der Natur aufweisen. Dazu gehören u.a.: Supraleitfähigkeit, d.h. die Fähigkeit Energieübertragung ohne Widerstand unter einer bestimmten Temperatur.

Das ehrgeizige Projekt Q-MAC (Frontiers in Quantum Materials Control) hat bereits einige Fortschritte erzielt, die in diesem Bereich sehr relevant sein könnten. Ihre Ergebnisse werden zu dem Wissen in Europa über die Superleitfähigkeit beitragen und zu neuen industriellen Anwendungen im Bereich der Supercomputer oder Levitenzüge führen.

Superleiter bei höheren Temperaturen

Das Projektteam hat gezeigt, dass Laser auf Supraleitern bei der Planung höherer Temperaturen unterstützt werden, was eine ganze Reihe von Ergebnissen ist, da diese Materialien heutzutage extrem niedrige Temperaturen erfordern, die mit flüssigem Stickstoff und Helium erreicht werden können.

Die Supraleiter werden in verschiedenen High-Tech-Instrumenten eingesetzt, z. B. in medizinischen Scannern, superschnellen elektronischen Computerschaltungen und in Zügen, die Supraleitermagneten verwenden, um über die Gleise zu schweben und Reibung zu beseitigen. Die Entwicklung effizienter Supraleiter bei höheren Temperaturen und sogar bei Raumtemperatur könnte Kosten senken, indem die Notwendigkeit eines Kühlsystems beseitigt und sogar neue Anwendungen ermöglicht wird.

Das Q-MAC-Team wird sich nun, nachdem es Materialien aus Kalium- und Kohlenstoffatomen in Kugelähnlichen Strukturen studiert hat, mit anderen Supraleitern beschäftigen, die bei noch höheren Temperaturen betrieben werden können. Sie will dies schaffen. neue Metamateriales (Materialien, die nicht in der Natur vorkommen) mit optimierter Supraleitfähigkeit.

Hochtemperatur-Superleiter mit praktischen Anwendungen

Ein weiteres Hauptziel des Projekts ist die Gewährleistung der Stabilität von Supraleitern bei hohen Temperaturen, um sie in praktischen Anwendungen zu nutzen. Das ist nicht so einfach, denn Superleitfähigkeit bei hoher Temperatur ist eine zarte Eigenschaft, die sich über lange Zeiträume hinweg zu bewahren lohnt.

Die Herausforderung besteht daher darin, zu verhindern, dass das System durch Hitze oder andere Umweltfaktoren gestört wird. In diesem Sinne prüft das Team die Möglichkeit, das supraleitende System zwischen den Schutzschichten synthetischer Materialien, die ex-Professus, mit denen die Störungen zu skalieren. Zu diesem Zweck werden neue experimentellen Techniken in Kombination mit fortgeschrittenen Computersimulationen durchgeführt.

Das Q-MAC-Projektteam hat auch herausgefunden, dass mit extrem kurzen Röntgenimpulsen Vibrationen in Kristallen erreicht werden können und eine Änderung der magnetischen Eigenschaften einer Atomdickenschicht, die sich auf der Oberfläche befindet, bewirkt wird. Diese atomisch dünne Rostschicht weist Eigenschaften auf, die sich von denen in ihrer massiven Form unterscheiden.

Dadurch werden komplexe Roststrukturen ein vielseitiges Werkzeug zur Änderung der Eigenschaften von Materialien und Geräten. Diese ultraschnellen lichtgesteuerten Metamaterialien könnten neue Möglichkeiten bieten, Energie in magnetischen Medien zu speichern.

Finanzierung des Projekts

Das Q-MAC-Projekt, das 2013 gestartet wurde und bis September 2019 läuft, soll nicht nur praktische Themen behandeln, sondern auch eine genaue theoretische Kenntnis des Verhaltens von Atomen und Elektronen in Quantenmaterialien erreichen.

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Informationsdienst der Gemeinschaft für Forschung und Entwicklung

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