Supraleiter-Durchbruch bestätigt Nullwiderstand?

Der Nullwiderstand ist reproduzierbar, der Betrieb bei Raumtemperatur jedoch nicht.

Die wissenschaftliche Gemeinschaft ringt noch immer um die Bestätigung der jüngsten revolutionären Behauptung chinesischer Wissenschaftler, sie hätten einen Supraleiter für Raumtemperatur und Umgebungsdruck geschaffen. Da sich jedoch genügend Wissenschaftler mit dem LK-99-Material befassen, ist es nur eine Frage der Zeit, bis die Behauptungen über die Supraleitung vollständig bestätigt oder dementiert werden können.

Wurde ein Widerstand von Null gemessen?

Wieder einmal scheinen Forscher in China an vorderster Front zu stehen: Heute haben Wissenschaftler der Physikabteilung der Southeast University, einer Spitzenuniversität in Nanjing, China, berichtet, dass sie in einer von Grund auf neu hergestellten Probe von LK-99 einen elektrischen Widerstand von Null gemessen haben, eine wichtige Voraussetzung für Supraleitung. Allerdings mit der Einschränkung, dass sie die Eigenschaften nur bei -163 °C erreichen konnten, nicht bei der in der ursprünglichen Veröffentlichung angepriesenen Raumtemperatur.

Wie bei anderen Arbeiten anderer Teams, von denen zwei behaupten, bestimmte andere Aspekte des behaupteten supraleitenden Durchbruchs bestätigt zu haben, sind die neuen Ergebnisse des Teams der Southeast University vorläufig – das Team untersucht noch verschiedene Methoden zur Herstellung des Materials und plant, in Zukunft weitere Ergebnisse vorzulegen. Auch andere Forschungsteams arbeiten noch daran, die ersten Ergebnisse zu wiederholen.

Elektrizität ohne Widerstand leiten

Nachdem das chinesische Forschungsteam unter der Leitung von Dr. Sun Yue erfolgreich LK-99 synthetisiert hatte, das nach eigenen Angaben reiner war als die Proben, die die Koreaner ursprünglich hergestellt hatten, untersuchte es die leitenden Eigenschaften des Materials und fand einige “sehr interessante elektronische Eigenschaften dieses Materials”.

LK-99 ist eine Verbindung aus Lanarkit [Pb₂SO₅] und Kupferphosphid [Cu₃P], die in einem 4-tägigen, mehrstufigen, kleinskaligen Festkörpersyntheseprozess gebacken wurde, der allerdings auch über einen russischen Küchentisch lief.

In diesem Fall beziehen sich die “sehr interessanten elektronischen Eigenschaften” auf die Fähigkeit des Materials, Elektrizität ohne jeglichen Widerstand zu leiten – was zu unglaublichen Effizienzeinsparungen führt, die PC-Enthusiasten so etwas wie den von Intel versprochenen, aber nie gelieferten 30-GHz-Prozessor bescheren könnten.

Das obige Video zeigt den Forscher bei der Erläuterung der Ergebnisse. Mit einer Vier-Punkt-Sonden-Methode haben die Wissenschaftler ihr synthetisiertes LK-99 bei einer Umgebungstemperatur von 110 K (-163 ºC) und bei normalem Luftdruck mit einem Widerstand von 0 gemessen. Sie konnten auch nachweisen, dass LK-99 in den Zustand des Null-Widerstands übergeht und diesen wieder verlässt, je nachdem, ob es einem starken elektrischen Feld ausgesetzt ist – ein weiteres Kennzeichen der Supraleitung.

Supraleitungsgleichung gelöst?

Die bestätigte Abwesenheit von elektrischem Widerstand kommt nun mit der gestrigen Nachricht zusammen, die bestätigt, dass zumindest eine Hälfte der Supraleitungsgleichung gelöst wurde: LK-99 zeigte den Meissner-Effekt (ursprünglich Meissner-Ochsenfeld), der zur Levitation von Materialien führt, wenn sie mit dem durch den Meissner-Effekt induzierten Magnetfeld wechselwirken. Und nun scheint es, dass die andere Hälfte der Gleichung, die widerstandslose elektrische Leitung, in LK-99 nachgewiesen wurde.

Aber auch hier bleiben Fragen offen: Es scheint, dass LK-99 nur bei 110 Kelvin (-163C) supraleitend ist, was die ursprünglich behauptete “Raumtemperatur” in Frage stellt (obwohl alle Technikbegeisterten, die sich mit der Kühlung durch flüssigen Stickstoff beschäftigt haben, wissen, dass 110 Kelvin handhabbar sind, wenn auch nicht praktisch).

Es ist auch unklar, warum LK-99 sowohl Diamagnetismus (der für die Levitation verantwortlich ist) als auch Supraleitfähigkeit zeigt, aber innerhalb unterschiedlicher Temperaturbereiche – die Erwartungen würden es eher als eine “kaufe eins, bekomme zwei”-Promotion darstellen.

Auch wenn dies eine unglaublich vielversprechende Nachricht ist, gibt es dennoch einige Vorbehalte. Zum einen ist es seltsam, dass zwei Teams verschiedene Hälften der Supraleitungsanforderungen verifiziert haben, aber kein Team beide erfolgreich verifiziert hat (zum Zeitpunkt der Erstellung dieses Artikels).

Man sollte meinen, dass es sinnvoller wäre, wenn die eine Seite mehr Zeit zum Knacken bräuchte als die andere; warum sonst hätte die anfängliche Beobachtung des Meissner-Effekts nicht auch die Merkmale eines elektrischen Widerstands von Null gezeigt? Was hindert diese Teams aus extrem talentierten Personen daran, das zu erreichen, was andere vor ihnen bereits geschafft haben?

Titelbild: reddit.com | r/LK99