Keramik macht Supraleiter magnetresistent

Amerikanischen Forschern ist es gelungen, Hochtemperatur-Supraleiter zu entwickeln, die auch in der Umgebung starker Magnetfelder funktionieren. Dies könnte einen Durchbruch in der kommerziellen Anwendung der Supraleitung bedeuten.

Oak Ridge (USA) - Die Forscher berichten in der aktuellen Ausgabe des Fachblatts "Science" über ihre Arbeit.

Hochtemperatur-Supraleiter erlauben den verlustfreien Transport von Strom bei Temperaturen um minus 200 Grad Celsius. Die Physiker sprechen hier von "Hochtemperatur", weil sich solche Temperaturen technisch vergleichsweise leicht realisieren lassen - im Gegensatz zu den bei der klassischen Supraleitung nötigen Temperaturen nahe dem absoluten Nullpunkt. Hochtemperatur-Supraleiter warten seit Jahren auf den kommerziellen Durchbruch.

Das Problem: Die Supraleiter verlieren in Anwesenheit starker Magnetfelder - wie sie bei vielen potenziellen Anwendungen sowohl im zivilen, als auch im militärischen Bereich die Regel sind - ihre Eigenschaft, elektrischen Strom verlustfrei zu leiten. Die Magnetfelder führen nämlich zur Bildung von kleinen magnetischen Wirbeln, die sich durch das supraleitende Material hindurchbewegen und dabei die Supraleitung zerstören.

Sukill Kang und seinem Team vom Oak Ridge National Laboratory gelang es nun mit einem speziellen Verfahren, winzige Säulen aus isolierender Keramik (Bariumzirkonat, BZO) in einen Supraleiter aus YBCO (einer aus Yttrium, Barium, Kupfer und Sauerstoff aufgebauten Verbindung) einzubauen. Diese Säulen halten die magnetischen Wirbel fest und verhindern so eine Zerstörung der Supraleitfähigkeit.

Der Effekt ist so groß, dass dieser von Kang und Kollegen produzierte Hochtemperatur-Supraleiter erstmals die von der Industrie definierten Anforderungen für einen weiten Anwendungsbereich - von Motoren über Elektromagnete bis zu Energieversorgungsleitungen - übertrifft. Allerdings sind die YBCO-BZO-Leiter bislang nur Käbelchen: Ihre maximale Länge beträgt 1,5 Zentimeter. Der nächste Schritt ist nun also, ein Verfahren zur Produktion längerer YBCO-BZO-Kabel zu entwickeln. Dann kann das Zeitalter der Hochtemperatur-Supraleitung endlich beginnen.