Einem Team internationaler Physiker ist es gelungen, einen Nichtleiter durch Anlegen eines elektrischen Feldes in den supraleitenden Zustand zu versetzen. Dazu benutzten sie eine einem Feldeffekt-Transistor ähnelnde Anordnung. Diese Kontrolle des Leitungszustandes einer chemischen Verbindung mittels elektrischen Feldern verspricht zahlreiche Anwendungen in der Technologie. Die Forscher berichten über ihr Experiment in der aktuellen Ausgabe des Fachmagazins Science.
Ausgangspunkt des Experimentes der Gruppe um J. H. Schön war ein dünner Film aus Calcium-Kupferoxid. Dieses Material ist unter Normalbedingungen nichtleitend. Die Filmoberfläche wurde anschließend mit einer einem Feldeffekt-Transistor ähnelnden Anordnung versehen. Das Anlegen einer elektrischen Spannung ermöglichte im Folgenden eine Kontrolle der Anzahl der Löcher der positiven Elementarladungen in der Kupferoxidschicht. Eine ausreichende Konzentration von Löchern ließ die anfänglich nichtleitende Schicht zu einem Metall werden und damit einen elektrischen Strom leiten. Eine Erhöhung der Löcherkonzentration auf ungefähr 0.1 Löcher pro Kupferatom führte gar zu einem Verschwinden des elektrischen Widerstandes des Kupferoxidfilms bei einer Temperatur von 14 Grad über dem absoluten Nullpunkt – durch Lochpaarbindung hatte sich ein Supraleiter ausgebildet.
Dem Forscherteam ist es damit gelungen, einen Supraleiter durch bloßes Anlegen eines elektrischen Feldes zu erzeugen. Bisherige Hochtemperatursupraleiter werden zumeist durch chemische Versetzung von Kupferoxid mit Fremdatomen erzeugt. Eine Kontrolle der Supraleitung mittels elektrischen Feldern hingegen würde die Herstellung und den Einsatz von Supraleitern vereinfachen. Für praktische Anwendungen ist allerdings noch eine beträchtliche Erhöhung der Übergangstemperatur des Supraleiters erforderlich.
Stefan Maier
