Forschende auf der ganzen Welt sind auf der Suche nach neuen Supraleitern. Diese besonderen Materialien können bei tiefsten Temperaturen Strom verlustfrei leiten und magnetisch zum Schweben gebracht werden. Während viele Forschende Supraleiter suchen, die diese Eigenschaften auch bei Raumtemperatur zeigen, gehen andere auf die Jagd nach topologischen Supraleitern. Denn die würden sich für wesentlich robustere Quantencomputer eignen. Wie mit einem Greifarm liest Felix Küster mit der feinen Spitze seines Rastertunnelmikroskops ein Atom auf und zieht es über die Oberfläche des Supraleiters. An einer anderen Stelle legt er es gezielt ab. Nach und nach reiht er so Atome aneinander, erzeugt erst […]

Aufbau des Kristallgitters des wichtigen Hochtempera­tur-Supraleiters YBa2Cu307. Die Kupfer-Atome sind rot dargestellt, Sauerstoff blau, Yttrium grau, Barium grün. Auf den CuO2-Ebenen fließen die Supraströme. © MPI für Festkörperforschung / CC BY-NC-SA 4.0

In der klassischen Supraleitung entwickelt das Kristallgitter bei tiefen Temperaturen Eigenschaften wie eine weiche Matratze. Die Elektronen rollen sozusagen in einer Kuhle zusammen und bil­den „Cooper-Paare“ (rechts). Die Cooper-Paare sorgen zusam­men für den verlustfreien Stromtransport. Diesen Mechanismus beschreibt die BCS-Theorie. © MPG; HN / CC BY-NC-SA 4.0