Forscher der Universität von London in Großbritannien haben elektrische Leitungen mit einem Durchmesser von nur wenigen Elektronenradien hergestellt. Dazu kühlten sie ein eingeschlossenes Elektronengas fast auf den absoluten Nullpunkt ab. Die Elektronen kristallisierten dadurch in ultradünnen Leitern aus. Darüber berichtet das Team in der aktuellen Ausgabe der Physical Review Letters. Die Elektronenleitungskristalle weisen viele interessante Quanteneigenschaften auf und sind dadurch für einen Einsatz in Quantencomputern prädestiniert.
Zur Herstellung der Elektronenleitungskristalle schlossen die Wissenschaftler um Michael Lea eine dünne Schicht Heliumgas in nur wenigen Mikrometer kleinen Kanälen einer Halbleiterschicht ein. Diese Kanäle wurden über Elektroden mit einem stetigen Elektronenfluss versorgt. Eine Abkühlung des Heliumgases auf nur wenige Zehntel Grad über dem absoluten Nullpunkt führte im folgenden zu einer Auskristallisierung der Elektronen. Messungen des elektrischen Widerstandes der Anordnung ermöglichten es den Wissenschaftlern, die Geometrie der Elektronenkristalle zu bestimmen. Ihnen zu Folge ordnen sich die Elektronen in kristallförmigen Leiterkristallen an, wobei der Durchmesser einzelner Kristalle nur wenige Dutzend Elektronenradien beträgt.
Die Forscher hoffen, an derartigen Leitungskristallen eine Vielzahl von Quanteneffekten studieren zu können. Auch ein Einsatz als Leitungselemente in Quantencomputern könnte ihnen zu Folge in der Zukunft möglich sein.
Die Auskristallisierung von Elektronen bei Temperaturen in der Nähe des absoluten Nullpunktes wurde bereits im Jahre 1934 von dem berühmten Physiker Eugene Wigner vorhergesagt. Derartige Wignerkristalle wurden zu Beginn der neunziger Jahre erstmals im Labor hergestellt. Die neuen “Wignerleitungen” stellen einen weiteren wichtigen Schritt auf dem Weg zu praktischen Anwendungen dieser Elektronenkristalle dar.
Stefan Maier
