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Gegenseitige Beeinflussung von Supraleitung und Magnetismus

28.11.2000 - (idw) Universität Bayreuth

Die Mechanismen, die zum Auftreten der beiden miteinander konkurrierenden Ordnungsphänomene der Supraleitung und Magnetismus führen, sind von großem Interesse für die Grundlagenforschung. Vor allem die gegenseitige Beeinflussung beider Phänomene beschäftigt weltweit zahlreiche Arbeitsgruppen. Die DFG-Forschergruppe "Transportphänomene in Supraleitern und Suprafluiden" veranstaltet am 1. und 2. Dezember an der Universität Bayreuth ein Emil-Warburg-Symposium mit internationaler Besetzung zum Thema "Supraleitung und Magnetismus in Borcarbiden und Ruthenocupraten (Superconductivity and Magnetism in Borocarbides and Ruthenocuprates).

Emil-Warburg-Symposium am 1. und 2. Dezember:
Die gegenseitige Beeinflussung von
Supraleitung und Magnetismus
Borocarbide und Ruthenocuprate im Mittelpunkt des Interesses

Bayreuth (UBT). Die Mechanismen, die zum Auftreten der beiden miteinander konkurrierenden Ordnungsphänomene der Supraleitung und Magnetismus führen, sind von großem Interesse für die Grundlagenforschung. Vor allem die gegenseitige Beeinflussung beider Phänomene beschäftigt weltweit zahlreiche Arbeitsgruppen. Die DFG-Forschergruppe "Transportphänomene in Supraleitern und Suprafluiden" veranstaltet am 1. und 2. Dezember an der Universität Bayreuth ein Emil-Warburg-Symposium mit internationaler Besetzung zum Thema "Supraleitung und Magnetismus in Borcarbiden und Ruthenocupraten (Superconductivity and Magnetism in Borocarbides and Ru- thenocuprates).

Seit ihrer Entdeckung 1994 sind die sog. Borocarbide, Verbindungen aus Kohlenstoff, Bor, Nickel und einer "Seltenen Erde", ins Zentrum des Forschungsinteresses gerückt. In diesen Materialien, die relativ einfach als polykristallines Massivmaterial oder als Einkristalle hergestellt werden können, kann nämlich der Temperaturbereich, in dem die beiden Ordnungsphänomene auftreten, durch die Wahl der "Seltenen Erde" eingestellt werden. So werden z. B. Proben mit Erbium beim Abkühlen zuerst supraleitend und bei tieferen Temperaturen magnetisch, wobei die Supraleitung erhalten bleibt. Proben mit Dysprosium werden beim Abkühlen zuerst magnetisch geordnet und bei tiefen Temperaturen supraleitend. Wird entgegen Holmium verwendet, sind die Ordnungstemperaturen der Supraleitung und des magnetischen Zustands nahe beieinander, so dass die beim Abkühlen zuerst beobachtete Supraleitung (bei ca. 8 K) beim Eintreten in den magnetisch geordneten Zustand (bei ca. 5 K) "vorübergehend" zerstört werden kann und erst bei noch tieferen Temperaturen wieder auftritt. Dieses für die Physiker spannende Wechselspiel wird seit einigen Jahren intensiv erforscht und einige Experten auf diesen Gebieten werden ihre jüngsten Ergebnisse auf dem Symposium vorstellen.

Die zweite bei dem Symposium behandelte Materialklasse, die "Ruthenocuprate", wurde in Bayreuth bei der Suche nach neuen Hochtemperatursupraleitern gefunden. In diesen Substanzen tritt magnetische Ordnung bereits unterhalb von etwa 140 K auf. Überraschend ist, dass weit unterhalb dieser magnetischen Ordnungstemperatur, also in einem magnetisch geordneten Zustand, noch Supraleitung auftritt (bei ca. 40 K). Innerhalb des vergangenen Jahres haben weltweit mehrere Arbeitsgruppen in Experiment und Theorie die Untersuchung der Ruthenocuprate aufgegriffen. Was diese Untersuchung besonders spannend macht ist die Tatsache, dass einige Arbeitsgruppen die bei 140 K beobachtete magnetische Ordnung als "schwachen Ferromagnetismus" identifiziert haben, der - und dies war als unmöglich angesehen worden - mit der Supraleitung kooexistiert. Einige internationale Experten werden dazu auf diesem Symposium vortragen.

Der Magnetismus spielt auch eine wichtige Rolle für die Entdeckung der Supraleitung in Platin. Eine Abrundung des Themenkreises der Konferenz bildet das Wechselspiel von Supraleitung und kernmagnetischer Ordnung. Da die Kopplung der magnetischen Atomkerne wesentlich schwächer ist als die Wechselwirkung von Elektronen, die den "gewöhnlichen" Magnetismus verursacht, sind ultratiefe Temperaturen erforderlich.

Dieser Temperaturbereich ist weltweit nur in wenigen Labors zugänglich, z. B. in der Tiefsstemperaturanlage in Bayreuth. Einige der externen Konferenzteilnehmer nutzen die Bayreuther Tieftemperatureinrichtungen im Rahmen der Förderung durch die Europäische Gemeinschaft als "European Large Scale Facility" (Großforschungsanlage) oder planen eine solche Nutzung für die Zukunft.

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