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pte051205025 Forschung/Technologie |
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Kieler Forscher finden Lochkristall
Beweis des ungewöhnlichen Materiezustands erbracht
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| M. Bonitz/Christian Albrechts Univ. |
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Kiel
(pte/05.12.2005/15:29) -
Wissenschaftler der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel haben einen
ungewöhnlichen Materiezustand beweisen können: Einen Kristall, der nur
aus Löchern besteht. Das internationale Forschungsteam unter der
Leitung von Michael Bonitz vom Institut für theoretische Physik und
Astrophysik http://www.theo-physik.uni-kiel.de
hat mit Hilfe von aufwändigen Computersimulationen erstmals den Beweis
dieses exotischen Phänomens erbracht. Dem Wissenschaftsteam ist es auch
gelungen, die Bedingungen für seine Entstehung vorherzusagen.
"Bereits seit den 60-er Jahren wurde über die Existenz spekuliert", so Bonitz im pressetext-Interview. "Der Lochkristall
ist sozusagen ein umgekehrter Kristall, in dem es eine homogene
Verteilung der Materie gibt und dazwischen liegt das Kristallgitter."
In gewöhnlichen Festkörpern sind Elektronen und Löcher weit ausgedehnt.
Dies ist eine Konsequenz der Quantenmechanik. "Wenn jedoch die Masse
eines Lochs den kritischen Wert des 80-fachen der Elektronenmasse
übersteigt, verwandelt sich die Lochflüssigkeit spontan in einen
Kristall", so Bonitz. Des Weiteren liegen Hinweise vor, dass sich in
derartigen Halbleitersystemen bei Verringerung des Drucks
Bose-Kondensate von gebundenen Elektron-Loch-Paaren ausbilden können.
"Ein
nächstes Ziel wird sein, diesen Kristall herzustellen", führt der
Physiker aus. Ein Wissenschaftsteam der ETH-Zürich arbeite bereits
daran. Geeignete Materialsysteme wären bereits vorgeschlagen worden.
Der Lochkristall
hat für die Wissenschaft aber auch eine andere Bedeutung: "Wir konnten
zeigen, dass er viele Gemeinsamkeiten mit ganz anderen Kristallen, wie
etwa Plasmakristallen oder Ionenkristallen, besitzt", so Bonitz. Er
weise zudem viele Ähnlichkeiten mit einigen der rätselhaftesten Objekte
im Universum wie etwa Weißen Zwergen und Neutronensternen auf.
"Auch die Materialforscher interessieren sich für den Lochkristall,
denn die detaillierten Berechnungen haben ergeben, dass die Kristalle
günstige Voraussetzungen für Supraleiter besitzen", erklärt der
Physiker. Supraleiter erlauben einen Stromfluss ohne Widerstand und
sind derzeit nur bei extrem tiefen Temperaturen von minus 250 Grad
Celsius möglich. "Der Physik-Nobelpreisträger Alexei Abrikossov
erwartet, dass Systeme mit einem Lochkristall
schon bei wesentlich höheren Temperaturen supraleitend werden", erklärt
Bonitz. "Ein wichtiges Ziel unserer weiteren Untersuchungen wird es
sein, diese Vorhersagen zu überprüfen", erklärt der Wissenschaftler
abschließend.
Bonitz arbeitete für seine Forschungen mit einem
deutsch-russischen Wissenschaftlerteam zusammen, Die American Physics
Society berichtet über die Forschungsergebnisse in ihrer
online-Zeitschrift Physical Review Focus http://focus.aps.org. (Ende)
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