Strom verlustfrei mit einem Draht ohne jeden elektrischen Widerstand zu leiten, ist bislang ausschließlich so genannten Supraleitern vorbehalten. Doch US-Forscher von den Bell-Labs/Lucent Technologies sehen nun einen Ausweg in sehr kleinen eindimensionalen Drähten. Mit einer verbesserten Messmethode haben sie gezeigt, dass perfekte Strukturen ohne Fehlstellen im Kristall Strom ebenfalls ohne Widerstand leiten könnten.
Eine Schicht Galliumarsenid, deponiert auf einen Träger aus Aluminium-Galliumarsenid, erreicht nach einem Bericht von Rafael de Picciotto in der Fachzeitschrift Nature genau diese Eigenschaft. Durch das nur wenige Atomlagen dicke Material können sich die Elektronen nur in exakt eine Richtung bewegen. Ihr so genannter “ballistischer? Weg wird auf eine kurze Entfernung nicht von irgendwelchen Fremdeinlagerung oder Fehlstellen im Kristall gestört.
Bisher zeigten diese “ballistischen Quantendrähte” in allen Experimenten einen Widerstand von mehreren Kiloohm. Doch de Picciotto konnte nachweisen, dass dieser Wert allein auf den Widerstand der Anschlussstellen zurückzuführen ist. Er konnte mit einer geschickten Messmethode den intrinsischen Widerstand im Draht von dem Widerstand der äußeren Kontaktstellen trennen. Dabei zeigte sich, dass dieser intrinsische Widerstand bei perfekten Strukturen gegen Null läuft.
Mit diesem Ergebnis eröffnet de Picciotto ein neues Feld für verlustfreie Stromleitung. Denn metallische Supraleiter, die zu Drähten verformt werden können, gehen erst bei sehr tiefen Temperaturen unterhalb von minus 200 Grad Celsius in den supraleitenden Zustand über. Die noch extrem kurzen und hauchdünnen Quantendrähte jedoch könnten bei Raumtemperatur verwendet werden. Widerstandslose Stromleitung hätte durch eine Minimierung der Transportsverluste enorme Auswirkungen auf die Elektro-Industrie.
Jan Oliver Löfken
