Zeitung Heute : Scharfer Übergang

Der Tagesspiegel

Klein, kleiner am kleinsten. Der Wettbewerb um die dünnsten Nanoröhrchen ist rund um den Globus in vollem Gange. Natürlich geht es nicht um die Größe allein, die schmalen Röhrchen im Bereich eines millionstel Millimeters sollen auch definierte Eigenschaften haben.

Wie jetzt auf der Tagung der Amerikanischen Physikalischen Gesellschaft in Indianapolis bekannt wurde, gehen Forscher der Universität von Illinois der Frage nach, wie dünn ein Nanoröhrchen aus Kohlenstoff sein kann, ohne die supraleitenden Eigenschaften zu verlieren. Unter Supraleitung versteht man den widerstandslosen - und damit verlustfreien - Durchgang elektrischen Stroms. Dies kann für technische Anwendungen, beispielweise in Supercomputern, wichtig sein, wo Schaltkreise durch kurze supraleitende Drähte effektiv verbunden werden sollen.

„Das Phänomen der Supraleitfähigkeit hängt vom Gleichklang der Schwingungen des Kondensats ab", sagt Alexey Bezryadin, Physikprofessor in Illionois. Bei den winzigen Nanoröhrchen liege die Phase jedoch im Quantenbereich, das heißt in der Unschärfe. Die Phase kann gleichzeitig im Bereich von Supraleitung oder Isolation liegen.

Zum Studium dieser Quanteneffekte entwickelten Bezryadin und seine Kollegen von der Harvard Universität eine Methode, um dünne supraleitende Kohlenstoff-Drähte im Nanobereich herzustellen. Die Nanoröhrchen dienten quasi als Gestelle, auf denen Filme aus einer Molybdän-Germanium-Legierung aufgebracht wurden. Dann wurden die Nanoröhrchen über einem schmalen Schlitz plaziert, der in einen Silizium-Chip geätzt war. So konnten die Physiker eine Spannung anlegen und den Strom messen. Die Filme aus der Molybdän-Germanium-Legierung zeigten bis zu einer Dicke von einem Nanometer einen scharfen Übergang in der Supraleitung. Den Forschern gelang es, Drähte mit verschiedenen Durchmessern herzustellen und den Phasenübergang zwischen dem supraleitenden und dem isolierenden Bereich zu studieren.

In früheren Experimenten konnten die Wissenschaftler nur schwer zwischen dem Strom unterscheiden, der eventuell durch das Nanoröhrchen fließt und zwischen demjenigen, der durch den Film strömt. „Wir befürchteten, dass ein Teil des Stromes, den wir gemessen hatten, durch das Kohlenstoffröhrchen selbst geflossen ist“, sagt Bezryadin. Zur Klärung dieser Frage verwendeten die US- Forscher Kohlenstoff-Nanoröhrchen, die mit Fluoratomen versetzt und somit nichtleitend waren. „Damit gibt es keine Zweifel, dass der gemessene Strom durch den Molybdän-Germanium-Film fließt und nicht durch das Kohlenstoff-Gerüst," sagt Bezryadin. Paul Janositz

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