Supraleitende amorphe Dünnschichten bieten Anwendungsmöglichkeiten in der modernen Quantentechnologie
News / 20. Februar 2025
Jüngste Durchbrüche in der Supraleitungsforschung haben vielversprechende Möglichkeiten für zukünftige Technologien in den Bereichen Elektronik, Energie und darüber hinaus aufgezeigt. Supraleitende amorphe TiNiSn Legierungen bieten neue Möglichkeiten für die Quantentechnologie. Unser Head of Components, José Barzola Quiquia, war kürzlich an einer Studie beteiligt, die sich mit den supraleitenden Eigenschaften von amorphen TiNiSn-Filmen bei niedrigen Temperaturen befasste.
Wichtige Erkenntnisse der Forschung
Supraleitung bei niedrigen Temperaturen
Die Studie zeigt, dass amorphe TiNiSn-Dünnschichten supraleitende Eigenschaften aufweisen, wenn sie auf der Temperatur von flüssigem He abgekühlt werden. Die kritische Übergangstemperatur (Tc) erreicht dabei je nach Wärmebehandlung bis zu 4,1 K. Dieses Verhalten deutet auf eine starke Kopplung zwischen Elektronen und Phononen hin – ein entscheidender Faktor für das Verständnis der Supraleitung in diesem Material.
Stabilität und Struktur
Amorphe TiNiSn-Dünnschichten sind bemerkenswert stabil. Dies liegt an den elektronisch stabilisierten Hume-Rothery-Phasen, in denen die Hybridisierung zwischen Ti-dd- und Ni-dd-Orbitalen eine zentrale Rolle spielt. Wenn das Material bei etwa 785 K kristallisiert, bildet es eine geordnete Halbheusler-Phase mit einer ungewöhnlichen atomaren Struktur (TiNiSn statt der häufiger vorkommenden NiTiSn-Anordnung). Diese Fähigkeit, zwischen amorphem und kristallinem Zustand zu wechseln, eröffnet spannende Möglichkeiten zur gezielten Anpassung der Materialeigenschaften.
Potenzielle Anwendungen und Auswirkungen
Noch befindet sich die Forschung in einem frühen Stadium, doch die einzigartigen Eigenschaften amorpher TiNiSn-Dünnschichten könnten Innovationen in verschiedenen Bereichen vorantreiben:
- Elektronische Komponenten und Sensoren: Die außergewöhnlichen elektrischen Eigenschaften von amorphem TiNiSn könnten neue Entwicklungen in Hochfrequenz- und Quantenbauteilen ermöglichen. Dies könnte beispielsweise in empfindlichen Sensoren oder supraleitenden Transistoren Anwendung finden, die für extrem geringe Energieverluste optimiert sind.
- Energieübertragung & Speicherung: Supraleitende Materialien ermöglichen eine verlustfreie Energieübertragung – besonders in Spezialanwendungen, wo höchste Effizienz gefordert ist.
- Medizintechnik: Fortschrittliche supraleitende Magnete könnten die Leistungsfähigkeit von MRT-Systemen (Magnetresonanztomografie) verbessern und präzisere Diagnosen ermöglichen.
- Thermoelektrische Generatoren: Die besondere elektronische Struktur dieses Materials könnte die Effizienz der Energiewandlung steigern und so zu leistungsfähigeren, nachhaltigen Thermogeneratoren beitragen.
Bei FHR Anlagenbau GmbH unterstützen wir wegweisende Forschung mit unseren hoch entwickelten Vakuumbeschichtungsanlagen. Diese ermöglichen die präzise Herstellung amorpher TiNiSn-Dünnschichten, die durch ihre Stabilität und außergewöhnlichen Eigenschaften überzeugen. Durch enge Zusammenarbeit mit Wissenschaftlern und Industriepartnern tragen wir dazu bei, neue Technologien aus der Forschung in praktische Anwendungen zu überführen.
Artikel: Superconductivity in the amorphous phase of the half-Heusler TiNiSn alloy