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Neuer Rekord im Bereich Hochtemperatur-Supraleitung

28.12.2018

Eine Gruppe von Physikern aus Deutschland hat einen neuen Rekord auf dem Gebiet der Hochtemperatur-Supraleitung aufgestellt. Laut einem von ihnen veröffentlichten Bericht beginnt das von ihnen geschaffene Material bereits bei einer Temperatur von 250 Kelvin (-23 Grad Celsius) Strom ohne Widerstand zu leiten. Diese Arbeit wurde von Mikhail Eremets geleitet, einem Physiker am Max-Planck-Institut für Chemie, der den bisherigen Rekord von 203 Kolvin (-70 Grad Celsius) aus dem Jahr 2014 hält.

Supraleitung, ein 1911 entdecktes Phänomen, ist, dass Materialien mit einem elektrischen Widerstand ungleich Null an Widerstand verlieren, wenn sie unter eine bestimmte kritische Temperatur abgekühlt werden. In einem Material, das sich in einem Zustand der Supraleitung befindet, fließt ein elektrischer Strom völlig ungehindert, wodurch der Energieverlust zur Überwindung des Widerstands des Materials eliminiert wird. Nicht alle Materialien werden selbst bei tiefster Abkühlung zu Supraleitern. In supraleitenden Materialien findet der sogenannte Meissner-Effekt statt - die vollständige Verdrängung von Magnetfeldern aus dem gesamten Volumen des Leiters.

Das Hauptziel, das Wissenschaftler jetzt anstreben, ist es, Materialien zu finden, die bei Temperaturen über 0 Grad Celsius zu Supraleitern werden. Wenn dieses Ziel erreicht wird, wird es die Bereiche Energie, Elektromotoren, drahtlose Energie und Datenübertragung revolutionieren. In dieser Richtung hat sich in den letzten Jahren viel getan. Von Zeit zu Zeit berichten verschiedene Wissenschaftlergruppen von ihren Erfolgen, aber in der Regel bestehen die hergestellten Materialien keine Tests zur Wiederholbarkeit und Reproduzierbarkeit ihrer Eigenschaften.

Durch frühe Experimente mit Schwefelwasserstoff (Schwefelwasserstoff), dem Gas, das faulen Eiern ihren charakteristischen Geruch verleiht, gelang es der Gruppe von Mikhail Yeremets einen neuen Rekord aufzustellen. Während der Experimente wurde Schwefelwasserstoff auf einen Druck von 150 GPa komprimiert, zum Vergleich: Der Druck im Zentrum des Erdkerns liegt zwischen 330 und 360 GPa. Da Schwefelwasserstoffmoleküle ziemlich leicht sind, können sie mit höheren Frequenzen schwingen als Moleküle schwerer Verbindungen. Dies erklärt die Hochtemperatur-Supraleitfähigkeit dieses gasförmigen Materials. Und um die Dichte von Schwefelwasserstoff zu erhöhen, ist ein hoher Druck erforderlich, der eine Erhöhung der Schwingungsamplitude jedes einzelnen Moleküls des gasförmigen Materials verhindert.

Experimente mit Schwefelwasserstoff gaben den Wissenschaftlern Erkenntnisse, die sie in den folgenden Experimenten anwendeten, und Gegenstand späterer Experimente war Lanthanhydrid, das unter einem Druck von etwa 170 GPa steht. Anfang dieses Jahres gelang es Wissenschaftlern mit Hilfe von Lanthanhydrid, das Phänomen der Supraleitung bei einer Temperatur von 215 Kelvin zu erhalten und nach nur wenigen Monaten die kritische Temperatur auf derzeit 250 Kelvin anzuheben.

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220-TB-Band 10.05.2015

Kompaktkassetten sind schon lange vom Markt verschwunden, aber Magnetbänder eignen sich nach wie vor sehr gut zum Speichern von Daten – vor allem wegen ihres geringen Preises.

Und nachdem der amerikanische Konzern IBM einen Weg gefunden hat, 220 Terabyte auf eine Bandrolle zu packen, bekommen Festplatten einen neuen Konkurrenten. Ingenieuren, die mit Wissenschaftlern der japanischen Firma Fujifilm zusammenarbeiten, ist es gelungen, 123 Milliarden Bits unkomprimierter Daten auf einem Quadratzoll Magnetband aufzuzeichnen.

Das sind ungefähr 15 GB Daten, was heute nicht besonders beeindruckend ist, wenn selbst winzige microSD-Karten bis zu 200 GB Speicherplatz haben, aber ein Zoll Band kostet viel weniger als ein paar hundert Dollar für ein "Flash-Laufwerk". diese Superkapazität.

Zur Umsetzung des Projekts entwickelten die Forscher mehrere neue Technologien, darunter fortschrittliche Servosteuerungssysteme, die eine Bewegung des Magnetkopfs innerhalb von 6 Nanometern ermöglichen, ein Band mit Bariumferritpartikeln und einen verbesserten Signalverarbeitungs- und Fehlerkorrekturalgorithmus.

Die Aussichten für die kommerzielle Nutzung von Magnetbändern wurden noch nicht gemeldet, aber IBM-Experten glauben, dass ihre Technologie in Cloud-Speichersystemen Anwendung finden wird.

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