Was ist ein Supraleiter?
Supraleiter sind Materialien, die Elektrizität ohne Widerstand leiten. Das bedeutet, dass ein Supraleiter im Gegensatz zu den bekannteren Leitern wie Kupfer oder Stahl unbegrenzt Strom leiten kann, ohne Energie zu verlieren. Supraleiter haben noch weitere sehr wichtige Eigenschaften, wie die Tatsache, dass in einem Supraleiter kein Magnetfeld existieren kann.

Supraleiter haben die Welt der Medizin mit der Einführung von MRT-Geräten bereits drastisch verändert, was zu einer Verringerung der chirurgischen Eingriffe führte. Energieversorgungsunternehmen, Elektronikfirmen, das Militär, das Transportwesen und die theoretische Physik haben alle stark von der Entdeckung dieser Materialien profitiert.

Bis heute sind die größten erfolgreichen Anwendungen von Supraleitern die leistungsstarken Elektromagneten, die in Magnetresonanztomographen (MRT) (mehr als 22.000 MRT-Magneten wurden hergestellt) und Forschungsmagneten verwendet werden, sowie die HF-Beschleunigerhohlräume, die in Experimenten der Hochenergiephysik eingesetzt werden.

Eine kurze Geschichte der Supraleiter

Die erste Entdeckung eines supraleitenden Materials fand 1911 statt, als ein niederländischer Wissenschaftler namens Heike Kammerlingh Onnes, der auch der erste Mensch war, der Helium verflüssigte, Temperaturen von bis zu 1,7 Kelvin (K) erreichte.

In den 1960er Jahren läuteten zwei eng zusammenhängende Entdeckungen eine neue Ära ein, in der praktische supraleitende Geräte entwickelt und auf den Markt gebracht wurden: zum einen die Entdeckung des Supraleiters NbTi, der das erste Material für die praktische Herstellung von supraleitenden Drähten und geformten Bauteilen lieferte; zum anderen der Josephson-Übergang, der bis heute die Grundlage für eine Vielzahl einzigartiger elektronischer Geräte bildet.

Trotz des enormen Erfolges von NbTi und ähnlichen Materialien wurde eine noch breitere Anwendung von Supraleitern durch die Notwendigkeit der Kühlung auf sehr niedrige Temperaturen (1,5 – 5K) unter Verwendung von flüssigem Helium eingeschränkt.

Ende 1986 entdeckten J. Georg Bednorz und K. Alexander Müller, zwei Forscher im IBM-Labor in Zürich, ein Oxidmaterial, das bei 30K supraleitend ist. Diese beiden Forscher erhielten 1987 den Nobelpreis für Physik für ihre Arbeit. Dann, 1987, entdeckte Paul Chu von der Universität Houston YBCO, das bereits bei 90 K supraleitend wurde. Da 90 K mit flüssigem Stickstoff, einem in der Industrie üblichen Kühlmittel, erreicht werden können, eröffneten diese Entdeckungen zum ersten Mal das Potenzial für eine viel breitere Palette von Geräten. In den folgenden Monaten wurde durch die Entdeckung von BSCCO und TBCCO die Übergangstemperatur von Supraleitern auf 127 K erhöht.

Diese Entdeckung dieser „Hochtemperatur-Supraleiter“ weckte großes Interesse, und es entstand eine ganze Industrie, die sich der Forschung und kommerziellen Entwicklung dieser Materialien und ihrer Anwendungen widmet. Heute wird eine enorme Bandbreite von Geräten sowohl für Nieder- als auch für Hochtemperatur-Supraleiter entwickelt.

Der internationale Wettbewerb um diese Materialien ist groß, und die derzeitigen Bemühungen betreffen viele Bereiche der Elektronik-, Kommunikations-, Energie-, Medizintechnik-, Transport-, Militär- und Materialverarbeitungsindustrie.