20.05.2020 - Technische Universität Dresden

Supraleitung mit “Zeitgeist” – Wenn Materialien Vergangenheit und Zukunft unterscheiden können

Neuartige Supraleiter können spontan zeitlich stabile Magnetfelder in ihrem Inneren aufbauen

Physiker der TU Dresden haben einen spontan zeitlich stabilen magnetischen Zustand mit verletzter Zeitumkehr-Symmetrie in der Materialklasse der eisenbasierten Supraleiter entdeckt. Aufgrund dieser einzigartigen Eigenschaft eignen sich diese Materialen besonders für die Anwendung in Quanten-Computern.

Was gestern war und was morgen sein wird, sind im Leben eines Menschen zwei unterschiedliche und größtenteils auch unabhängige Ereignisse. Vergangenheit und Zukunft des menschlichen Lebens verlaufen nicht symmetrisch und sind daher nicht umkehrbar. Anders verhält es sich in der Physik. Die fundamentalen Kräfte der Natur in Elementarteilchen, Atomen und Molekülen sind symmetrisch hinsichtlich ihre zeitlichen Entwicklung: vorwärts oder rückwärts macht keinen Unterschied, es handelt sich dabei um die sogenannte Zeitumkehr-Symmetrie.

Diese Symmetrie galt lange auch für Supraleiter. Supraleiter sind eine Materialklasse, die bei tiefen Temperaturen verlustfrei elektrische Ströme leiten. Sie können sehr effizient starke Magnetfelder erzeugen und werden daher zum Beispiel in Magnetresonanztomographen (MRT) beim Radiologen eingesetzt. Etwa 99% aller bisher bekannten supraleitenden Materialien sind zeitumkehr-symmetrisch. Seit einigen Jahren jedoch entdecken Physikerteams neue Supraleiter, die sich nicht zeitumkehr-symmetrisch verhalten.

Um diese Beobachtung erklären zu können, musste der seit über 75 Jahren bekannte Mechanismus der Supraleitung in wichtigen Teilen neu durchdacht werden. Die neuartigen Supraleiter können spontan zeitlich stabile Magnetfelder in ihrem Inneren aufbauen, die sie für Anwendungen in Quanten-Computern interessant machen.

Ein internationales Forscherteam unter der Leitung von Dr. Vadim Grinenko und Prof. Hans-Henning Klauss von der TU Dresden entdeckte nun erstmals diesen neuartigen magnetischen Zustand mit verletzter Zeitumkehr-Symmetrie in der Materialklasse der eisenbasierten Supraleiter. Diese Materialen erweisen sich als vielseitige intermetallische Verbindungen, die technologisch vergleichsweise einfach herzustellen sind und deshalb ein hohes Anwendungspotenzial haben.

„Unsere Ergebnisse zeigen, dass die vor zwölf Jahren entdeckten eisenbasierten Supraleiter weiterhin neue Impulse für die Grundlagenforschung und ein hohes Anwendungspotential liefern“, erläutert Prof. Hans-Henning Klaus.

Fakten, Hintergründe, Dossiers
Mehr über TU Dresden
  • News

    Sauber ohne Chemie und Kraft

    Ein Projektteam der Technischen Universität Dresden und des Fraunhofer-Instituts für Werkstoff- und Strahltechnik IWS strukturierte eine Aluminiumplatte mit einem Laserverfahren so, dass Wassertropfen über die Oberfläche rollen können und dadurch Schmutzpartikel entfernt werden – ganz ohne ... mehr

    Wenn aus theoretischer Chemie Praxis wird

    Thomas Heine, Professor für Theoretische Chemie an der TU Dresden, hat 2019 zusammen mit seinem Team topologische 2D-Polymere vorhergesagt. Nur ein Jahr später konnten diese Materialien von einem italienischen Forscherteam synthetisiert und deren topologische Eigenschaften experimentell nac ... mehr

    Neuartiges Gefrier-Auftau-Verfahren zur Herstellung von Edelmetallaero­gelen für die Elektroka­talyse

    Selbsttragende Architekturen, große Oberflächen und zahlreiche optisch und katalysisch aktive Stellen - Edelmetall-Aerogele (NMAs) versprechen aufgrund ihrer kombinierten Eigenschaften von Edelmetallen und Aerogelen ein beeindruckendes Leistungsvermögen in verschiedenen Bereichen, insbesond ... mehr

  • Autoren

    Dr. Torsten Tonn

    Torsten Tonn ist Professor für Transfusionsmedizin an der Medizinischen Fakultät Carl Gustav Carus, Technische Universität Dresden. Er ist ebenfalls Geschäftsführer des DRKBlutspendedienstes Nord-Ost. Vor dieser Stellung leitete er den Bereich für Zell- und Gentherapie des Instituts für Tra ... mehr