Verlustfreier Stromtransport 21.11.2013, 15:00 Uhr

Geheimnis der Supraleitfähigkeit von Materialien lüftet sich

Dem Rätsel, warum nur einige Materialien supraleitende Fähigkeiten beim Stromtransport haben, sind Wissenschaftler einen Schritt näher gekommen. Die magnetische Ausrichtung der Moleküle scheint eine wesentliche Rolle zu spielen. 

Ziel der Forschung sind Materialien, die auch bei Raumtemperatur supraleitende Fähigkeiten haben. Zwar ist es bis dahin noch ein langer Weg. Doch die Effizienz des Stromtransports könnte sich wesentlich erhöhen und zu einer besseren Klimabilanz führen. 

Ziel der Forschung sind Materialien, die auch bei Raumtemperatur supraleitende Fähigkeiten haben. Zwar ist es bis dahin noch ein langer Weg. Doch die Effizienz des Stromtransports könnte sich wesentlich erhöhen und zu einer besseren Klimabilanz führen. 

Foto: dpa/Jens Büttner

Supraleiter könnten eine scharfe Waffe im Kampf gegen den Klimawandel werden. Sie übertragen Strom über beliebige Entfernungen, ohne auch nur ein bisschen davon zu verlieren. Sie könnten Solarstrom aus den Wüsten der Erde und Windstrom von der afrikanischen Westküste dahin bringen, wo er gebraucht wird. Computer, die heute gigantische Mengen an kaum nutzbarer Wärme produzieren, blieben beim Einsatz von Supraleitern völlig cool, ebenso Motoren und Generatoren.

Top Stellenangebote

Zur Jobbörse
Stadtbetrieb Wetter (Ruhr)-Firmenlogo
Bauingenieur/in (m/w/d) Fachrichtung Tiefbau / Straßenbau Stadtbetrieb Wetter (Ruhr)
Wetter (Ruhr) Zum Job 
Stadtwerke München GmbH-Firmenlogo
Brandschutzbeauftragte*r mit Zusatzfunktionen Tram (m/w/d) Stadtwerke München GmbH
München Zum Job 
Die Autobahn GmbH des Bundes-Firmenlogo
Planungsingenieur (w/m/d) Streckenplanung Die Autobahn GmbH des Bundes
Uwe Wenzel WW-Personalkonzepte e.K.-Firmenlogo
Entwicklungsingenieur (m/w/d) Wärmepumpensysteme und Regelungen Uwe Wenzel WW-Personalkonzepte e.K.
Großraum Hamburg Zum Job 
Landeshauptstadt München-Firmenlogo
Verkehrsingenieur*innen für die Verkehrswende (w/m/d) Landeshauptstadt München
München Zum Job 
Framatome-Firmenlogo
Ingenieur (m/w/d) für nukleare Entsorgung Framatome
Karlstein am Main, Erlangen Zum Job 
Die Autobahn GmbH des Bundes-Firmenlogo
Bauingenieur als Bauwerksprüfer (w/m/d) Die Autobahn GmbH des Bundes
Berliner Stadtreinigungsbetriebe (BSR)-Firmenlogo
Projektingenieurin / Projektingenieur (w/m/d) Verfahrenstechnik Berliner Stadtreinigungsbetriebe (BSR)
Technische Universität Graz-Firmenlogo
Universitätsprofessur für Nachhaltige Antriebssysteme und angewandte Thermodynamik (m/w/d) Technische Universität Graz
Graz (Österreich) Zum Job 
Berliner Stadtreinigungsbetriebe (BSR)-Firmenlogo
Projektingenieurin / Projektingenieur (w/m/d) Elektrotechnik Berliner Stadtreinigungsbetriebe (BSR)
Lübeck Zum Job 
Die Autobahn GmbH des Bundes-Firmenlogo
(Umwelt-)Ingenieur (w/m/d) für Boden, Abfall, Altlasten und Georisiken Die Autobahn GmbH des Bundes
Nürnberg Zum Job 
Fuest Familienstiftung-Firmenlogo
Bauzeichner, Bautechniker oder Innenarchitekt (m/w/d) Fuest Familienstiftung
Timm Technology GmbH-Firmenlogo
Sales Manager / Vertriebsingenieur (m/w/d) Timm Technology GmbH
Reinbek Zum Job 
Caljan GmbH-Firmenlogo
Maschinenbauingenieur / Konstrukteur Sondermaschinenbau (m/w/d) Caljan GmbH
Halle (Westfalen) Zum Job 
Stadtwerke München GmbH-Firmenlogo
(Senior) Projektmanager*in Niederspannung (m/w/d) Stadtwerke München GmbH
München Zum Job 
DFS Deutsche Flugsicherung GmbH-Firmenlogo
Ingenieur* Produktmanagement für Navigationsdienste DFS Deutsche Flugsicherung GmbH
Langen (Hessen) Zum Job 
VAHLE-Firmenlogo
Ingenieur Automatisierungs- und Steuerungstechnik (m/w/d) VAHLE
Kamen, Großraum Dortmund Zum Job 
Grünecker Patent- und Rechtsanwälte PartG mbB-Firmenlogo
Patentingenieur (m/w/d) der Fachrichtung Physik und/oder Elektrotechnik mit der Möglichkeit zur Ausbildung zum "European Patent Attorney (m/w/d/)" Grünecker Patent- und Rechtsanwälte PartG mbB
München Zum Job 
DFS Deutsche Flugsicherung GmbH-Firmenlogo
Flugsicherungsingenieur (w/m/d) DFS Deutsche Flugsicherung GmbH
Grünecker Patent- und Rechtsanwälte PartG mbB-Firmenlogo
Europäischer Patentanwalt (m/w/d) der Fachrichtung Physik, Informatik, Elektrotechnik oder Nachrichtentechnik Grünecker Patent- und Rechtsanwälte PartG mbB
München Zum Job 

Was macht Materialien zu Supraleitern?

Doch die Sache hat einen Haken. Verlustfreier Stromtransport ist nur bei extrem tiefen Temperaturen möglich. Der Rekord liegt bei minus 135 Grad Celsius. Technisch nutzbare Supraleiter brauchen minus 196 Grad, das ist die Temperatur von flüssigem Stickstoff. Oft ist der Strombedarf fürs Kühlen fast so hoch wie das, was an Verlusten vermieden wird. Erst bei Raumtemperatur wären Supraleiter wirklich hilfreich. Das zu erreichen, ist Ziel von Forschern in aller Welt. Eine zielgerichtete Arbeit ist bisher aber auch deshalb unmöglich, weil niemand genau weiß, warum Elektronen manche Werkstoffe passieren, ohne einmal anzuecken.

Amerikanische und chinesische Wissenschaftler haben jetzt einen kleinen Schritt hin zum Verstehen der Gründe für Supraleitung gemacht. Sie entdeckten, das Chalkogenide und Pnictide überraschende Gemeinsamkeiten aufweisen. „Eigentlich sind sie völlig unterschiedlich“, sagt Qimiao Si, Physiker an der Rice University in Houston. „Und dennoch werden sie bei der gleichen Temperatur supraleitend.“ Chalkogenide sind chemische Verbindungen der Elemente Sauerstoff, Schwefel, Tellur und Selen mit Eisen. Pnictide hingegen sind Verbindungen von Eisen mit Elementen wie Arsen, Phosphor, Niob, Tantal und Wismut.

Entscheidend ist die magnetische Ausrichtung der Moleküle

Die Wissenschaftler fanden heraus, dass der Spin, also die magnetische Ausrichtung der Moleküle, eine wichtige Rolle beim Übergang der Materialien in die Supraleitfähigkeit spielt. Sie wirken aufeinander ein, und zwar besonders stark, wenn sie an einer Art Scheideweg angekommen sind: Zwischen völlig freier Bewegung und totaler Fixierung, so der Rice-Physiker.

Mit ihren Erkenntnissen haben die Wissenschaftler noch keine Erklärung für das Phänomen Supraleitung gefunden, aber einen Ansatz für weitere Forschung. Immerhin wissen sie jetzt, dass die magnetische Ausrichtung innerhalb des Materials eine wichtige Rolle spielt.

Ein Beitrag von:

  • Wolfgang Kempkens

    Wolfgang Kempkens studierte an der RWTH Aachen Elektrotechnik und schloss mit dem Diplom ab. Er arbeitete bei einer Tageszeitung und einem Magazin, ehe er sich als freier Journalist etablierte. Er beschäftigt sich vor allem mit Umwelt-, Energie- und Technikthemen.

Zu unseren Newslettern anmelden

Das Wichtigste immer im Blick: Mit unseren beiden Newslettern verpassen Sie keine News mehr aus der schönen neuen Technikwelt und erhalten Karrieretipps rund um Jobsuche & Bewerbung. Sie begeistert ein Thema mehr als das andere? Dann wählen Sie einfach Ihren kostenfreien Favoriten.