Japanischen Forscher gelang es eine scheinbar unabänderliche wissenschaftliche Tatsache zu widerlegen. Der bisherige Erkenntnisstand auf dem Gebiet der Supraleiter schloss eine Kompatibilität von Supraleitfähigkeit und Ferromagnetismus grundsätzlich aus. Nun gelang es den Forschern allerdings Eisen zu einem Supraleiter zu machen.Nichts ist wie es scheint Die Grundvoraussetzung um von einem Supraleiter zu sprechen, ist der sogenannte Meißner-Effekt. Dieser besagt, dass Supraleiter die Fähigkeit besitzen, magnetische Felder aus ihrem Innern auszustoßen. So wird etwa die Tatsache, dass ein Dauermagnet über einem Supraleiter schwebt, erklärbar. Bislang galt, dass sogar kleinste magnetische Verunreinigungen in nicht-metallischen Materialien die Supraleitfähigkeit zum Erliegen bringen. Wie die Zeitschrift Nature berichtet, gelang es den japanischen Forschern erstmals die Supraleitfähigkeit in Eisen bei sehr niedrigen Temperaturen und hohem Druck zu beweisen. Der dafür notwendige Druck beträgt rund 15 bis 30 GPa und die Temperatur muss unter 2 Kelvin (-271,15 Grad Celsius)liegen. Durch die Beobachtung des Meißner-Effekts und dem Rückgang von Widerstand konnte die Supraleitfähigkeit von Eisen bewiesen werden. Gitteranordnung verschwindet Unter Normalbedingungen ordnen sich die Eisenatome in einem kubisch-innenzentrierten Gitter (bcc) an. Dieser Kristall ist sehr stark ferromagnetisch, eine Eigenschaft, die Supraleitung unmöglich macht. Unter hohem Druck, der auch im inneren Kern der Erde herrscht, geht Eisen in das hexagonal-dichteste Kristallgitter (hcp) über. Die parallele Ausrichtung der magnetischen Spins geht verloren und Eisen bei Kühlung kann supraleitend werden. "Unter hohem Druck verändert Eisen seine Kristallstruktur und Supraleitung wird möglich", erklärte Peter B. Littlewood, Physiker am britischen Cavendish Laboratory http://www.phy.cam.ac.uk in Cambridge. Rückschlüsse auf das Erdmagnetfeld Als Ursache für die Supraleitung vermuten die Forscher zum einen elastische Schwingungen im Gitter, so genannte Phononen. Diese ermöglichen bei vielen Metallen die Anordnung von Elektronen zu Cooper-Paaren, die im supraleitenden Zustand vorliegen müssen. Unwahrscheinlicher aber auch möglich ist der unterstützende Einfluss von schnellen magnetischen Fluktuationen. Unabhängig von der tatsächlichen Erklärung liefert dieses Experiment eine wichtige Grundlage für eine detaillierte Erklärung des Erdmagnetfeldes. Denn Geologen gehen davon aus, dass im Inneren Kern ein fester Eisenkern in hcp-Struktur das Herzstück für den so genannten Geodynamo bildet. Auch wenn bei den dort herrschenden hohen Temperaturen Eisen nicht supraleitend werden kann, könnten die hohe elektrische Leitfähigkeit und die magnetischen Fluktuationen wichtig für die Stabilisierung des Erdmagnetfeldes sein. (red/pte)