06/02/2013 - Fortschritte beim Transport von Strom in Supraleitern

Menéame

Forscher des Instituts für Forschung über Aragonische Nanowissenschaften (INA) der Universität Zaragoza (UZ) und des Institut für Aragón-Materialwissenschaften (ICMA, gemischtes Institut UZ-CSIC) haben in einer internationalen Studie eine neue Methode zur Verbesserung derTransport von elektrischem Strom in Supraleitermaterialien, ohne Verluste und leichter zugänglicher und an einer geringeren Küste.

In der Studie, Magnetic field-induced dissipation-free state in superconducting nanostructures, die heute die Zeitschrift veröffentlicht Nature CommunicationsDie Wissenschaftler Ricardo Ibarra, Javier Sesé, Rosa Córdoba von der INA und José María De Teresa von der ICMA haben sich daran beteiligt.

Los Supraleiter können Strom ohne Verluste - Widerstand Null - unter den Werten von Temperatur und Magnetfeld, genannt Kritisch. In der Praxis ist es jedoch unerlässlich, die Supraleiter deutlich unter der kritischen Temperatur abzukühlen, da ihre Eigenschaften sich in der Nähe dieser kritischen Werte deutlich verschlechtern.

Diese Kühlung ist teuer, und die Forscher suchen seit Jahrzehnten nach Methoden, die es ermöglichen, in der Nähe dieser kritischen Werte Widerstand zu erhalten, d.h. die gleichen Eigenschaften und Effizienz beim Transport des elektrischen Stroms zu erzielen, aber bei Temperaturen, die näher an der Umgebungstemperatur liegen. In der Regel ist das Auftreten von elektrischem Widerstand in Supraleitern mit der Bewegung von "winzigen Quantendrehungen" verbunden, die aus Elektronenpaaren bestehen, die um einen Kern von Nanogröße herum kreisen.

In der neuen Arbeit wird nun eine neue Methode zur Sperrung dieser Wirbel eingeführt, so dass die Bandbreite des Stromtransports ohne Verluste bis zu den kritischen Werten erhöht werden kann.

Aber auch die Autoren dieser Forschung haben supraleitende Proben verschiedener Geometrien mit hochmoderne Nanofabrikationstechniken in der Labor für fortgeschrittene Mikroskopien von der Universität Saragossa. So haben sie Geometrien gefunden, die besonders wirksam sind, um die Bewegung von Wirbeln zu verhindern, gerade wenn sie für die Superleitfähigkeit am schädlichsten ist: nahe den kritischen Werten.

Weg zur Untersuchung von Wirbeln in Nanostrukturen

Diese Forschung eröffnet einen neuen Weg, um Wirbel in Nanostrukturen zu erforschen. In dem Artikel werden neue Konzepte vorgeschlagen, wie z. B., daß in den Fäden mit seitlichen Abmessungen, die nur eine Reihe von Wirbel eindringen können, seitliche Barrieren entstehen. Diese wachsen, wenn die Wirbel zusammen sind und sie auf sehr effektive Weise befestigt halten, auch wenn sie die Temperatur innerhalb eines bestimmten Bereichs erhöhen.

Das Ergebnis ist "erstaunlich," so die Autoren. Der elektrische Widerstand der untersuchten Supraleiter fällt plötzlich, indem sie die Temperatur oder das Magnetfeld erhöhenWenn man erwartet, dass die Superleitfähigkeit verschwindet.

Die Forscher setzen ihre Zusammenarbeit fort und werden versuchen, die Gruppierung von Wirbeln durch fortgeschrittene Mikroskopietechniken zu beobachten. Ziel ist es, die Entwicklung des technologischen Potenzials der Supraleiter zu unterstützen.

Viele Wissenschaftler sind optimistisch, wenn es darum geht, eines Tages ein supraleitendes Material bei Raumtemperatur zu finden. Aber sie denken auch, dass dieses noch hypothetische Material für Anwendungen uninteressant sein würde, da sich die Wirbel in ihm zu leicht bewegen würden.

Die in dieser Arbeit vorgestellte Entdeckung bietet neue Ideen für die Suche nach Herstellungsmethoden, die unter anderem die Verwendung von Supraleitern für einen leichter zugänglichen und kostengünstigeren Stromtransport ermöglichen.

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