Supraleiter versprechen eine Revolution in der Technologie – von schwebenden Zügen bis hin zu leistungsstarken Teilchenbeschleunigern und medizinischen Scannern. Doch ihre Funktion ist an ein fragiles Gleichgewicht gebunden: Ein zu starker Strom oder ein zu starkes Magnetfeld zerstört den Zustand, in dem Elektrizität ohne Widerstand fließt.
Bei gewöhnlichen Messungen mit Gleichstrom ist diese Grenze schwer zu erreichen. Quantenwirbel – winzige „Tornados“ aus magnetischem Fluss, die in Supraleitern zweiter Art entstehen – kommen ihr zuvor und rufen schnell Erwärmung und Widerstand hervor.
Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts in Hamburg fanden einen Weg, dieses Hindernis zu umgehen. Sie verwendeten Laserimpulse mit einer Dauer von 300 Femtosekunden, die sich in elektrische Impulse von nur wenigen Pikosekunden umwandelten. In dieser Zeit schafften es die Wirbel nicht, sich zu verschieben und die Supraleitung zu stören.
Im Experiment hielt Niobnitrid einen Strom aus, der 2,2 Mal höher war als der gewöhnliche kritische Wert, und danach brach die Supraleitung abrupt ab – genau so muss es beim Aufbrechen der Cooper-Paare geschehen. In einem Material auf Basis von Yttrium-Barium-Kupferoxid verlief der Prozess wegen der anderen Symmetrie der Energielücke gleichmäßiger.
Die neue Methode ermöglicht es, grundlegende Eigenschaften von Materialien direkt zu messen, die bei gewöhnlichen Messungen unzugänglich sind. Sie eröffnet den Weg, eine Vielzahl von Supraleitern auf ihre wahren Grenzen zu prüfen und widerstandsfähigere Bauelemente zu schaffen.
Die Studie wurde in Nature Physics veröffentlicht und zeigt, dass Geschwindigkeit manchmal alles entscheidet: Es genügt, Quantenprozesse zu überholen, um zu sehen, wozu ein Material wirklich fähig ist.
