Zunächst einmal möchte ich mich bei dem von Gräfin Bettina geleiteten Organisationskomitee dafür bedanken,
dass es mich als Physiker hierher eingeladen hat, als zweiten Physiker heute Vormittag.
Aber vielleicht sollte ich sagen, dass es sich bei der Entdeckung dieser Supraleitung im Kuprat ein bisschen um einen Grenzfall
zwischen Physik und anorganischer Chemie handelt.
Und die Anregung kam vom Polaron-Konzept.
Im Vorgriff auf meinen Vortrag zeige ich Ihnen zwei Folien, die Ihnen verdeutlichen sollen, dass das Konzept,
das wir zu finden hatten, dass die Polaronen wirklich da sind.
Ich setze mich jetzt lieber, bevor ich umfalle.
(Gelächter).
Eines der Experimente, die diese Polaron-Bewegung stützten, war der Isotopeneffekt.
Was ist der Isotopeneffekt?
Es geht darum: Wenn man Sauerstoff-16 durch Sauerstoff-18 ersetzt, verschiebt man die Übergangstemperatur TC.
Diese TC ist proportional zur Masse des Ions in den Proben mal dem Exponenten Alpha.
Das ist dieser Koeffizient.
Das ist der Isotopenexponent,
bei dem es sich um die logarithmische Ableitung der beobachteten Temperatur im Vergleich zur Masse handelt, die man messen kann.
Nun, die BCS-Theorie sagt uns, dass es ein halb sein muss.
Die jüngsten Veröffentlichungen sehen so aus.
Das war eine Zusammenarbeit mit dem jungen Stephen Weyeneth.
Auf dieser Grafik sehen Sie Folgendes: Hier ist die reduzierte Temperatur.
Das ist die Maximaltemperatur, die man verringert, indem man die Dotierung der Probe reduziert.
Das sind Daten von verschiedenen Gruppen für viele dieser Kuprate.
Diese Kurve hier passt nicht einfach nur zu den Daten; es handelt sich vielmehr um die Theorie von Kresin und Wolf.
Kresin ist in Berkeley und Vladimir Kresin...
Und Stuart Wolf ist in Washington.
Sie veröffentlichten die Theorie im Jahr 1994.
Man schenkte ihr keine große Aufmerksamkeit, aber Sie sehen, dass diese Messungen hervorragend in diese Kurve passen.
Und hier oben sehen Sie den Koeffizienten von 1.
Ich habe schon gesagt, dass der Koeffizient von...
In der BCS ist es ein halb, das sollte hier sein.
Das wurde von Rustem Khasanov und seiner Gruppe am Paul-Scherrer-Institut in der Schweiz gemessen.
Viele Theorien hatten ihren Ursprung darin, dass der Effekt bei einer optimalen Dotierung verschwindet, er ist Null.
Unter der Annahme...
Die Ursache hierfür ist elektronisch, doch das ist ein Beispiel, aus dem klar wird, dass sie in Wahrheit polaronischer Natur ist.
Das gehört zu meinem Vortrag, aber ich glaube, um fünf Uhr oder um fünf Uhr dreißig gibt es dafür eine halbe Stunde.
Diejenigen unter Ihnen, die sich vielleicht dafür interessieren, können das...
Wir können das erörtern.
Nun zu meinem Vortrag.
Der Titel hat sich geringfügig geändert; er lautet: „Photostimulierte Festkörpersynthese oxidischer Materialien.“
Es war eine Zusammenarbeit zwischen der staatlichen Universität Tiflis und den Personen, die Sie hier sehen.
Ich war auch beteiligt, Universität Zürich.
Alexander Shengelaya, der diese Gruppe leitet, leitet mittlerweile dort unten den Fachbereich Physik.
Er war fünf Jahre dort.
Zuvor war er neun Jahre lang in Zürich, um zu sehen, wie die Wissenschaft in der Schweiz betrieben wird.
Und diese Zusammenarbeit wird fortgesetzt.
Hier sehen Sie die Fotografie; das ist der Eingang zum physikalischen Institut in Tiflis, Georgien.
Georgien liegt, wie Sie wissen, zwischen der Türkei und Russland.
Hier sind zwei von uns.
Das ist Alexander Shengelaya vor etwas mehr als einem halben Jahr, als ich Tiflis besuchte.
Das, worüber ich sprechen werde, weist Beziehungen auf zu...
Ist vielleicht für einige der anorganischen Chemiker hier interessant.
Oxid wird mittlerweile sehr wichtig.
Als ich zum ersten Mal hier war, übertrug Graf Bernadotte gerade seine Aufgaben an Gräfin Silvia,
die leider nicht mehr unter uns ist, was mir sehr leid tut.
Sie war voller Tatendrang, hatte dieses Treffen in der Hand und entwickelte es weiter.
Zu jener Zeit, als wir die Supraleitung fanden, galten die Oxide als schmutzig.
Tatsächlich wiesen die Proben, die Georg Bednorz und ich zuerst behandelten, drei verschiedene Oxide auf.
Und nur eines davon war supraleitfähig.
Mittlerweile befindet sich der Standard der Oxidchemie auf praktisch demselben Niveau,
auf dem sich damals Silikon befand, was auf verschiedene Anwendungen zurückzuführen ist.
Im Allgemeinen produziert man komplexe Oxide – und die supraleitfähigen sind komplex –
durch die direkte Reaktion einer Mischung von Ausgangsreagenzien bei hoher Temperatur, die natürlich davon abhängt, wann das Oxid schmilzt.
Die hohe Temperatur liefert die für die Reaktionen erforderliche Energie.
Hier unten wird das für das für die Verbindung Lanthan-Kupfer-O4 gezeigt.
Das ist die Verbindung, die Georg Bednorz und ich vor einem Vierteljahrhundert fanden.
Es ist die älteste und einfachste Methode, die pulverisierten Reagenzien zusammenzumischen.
Teilweise verwendet man natürlich Karbonate; man presst das Granulat zusammen und erwärmt es für einen längeren Zeitraum.
Das Folgende ist neu.
Nein, vorher sehen Sie eine typische Reaktion.
Ein Diagramm, hier für die Verbindung YBCO, während sie erwärmt wird.
Das sind Stunden.
Sie sehen, das sind Stunden.
Ich hoffe, an den Seiten sieht man das auch.
Man erhitzt die Verbindung, sagen wir auf 900 Grad, und hält sie mehrere Stunden bei dieser Temperatur.
Dann kühlt man sie wieder ab.
Der ganze Prozess für eine derartige Reaktion dauert etwa eineinhalb Tage, 38 Stunden.
Das ist ziemlich lang.
So stellt man diese Oxide her.
Nun – jetzt kommt das, was neu ist.
In Tiflis haben sie einen Ofen mit Halogenlampen, die man bestrahlen kann.
Hier ist die Probe; das ist eine Quarzröhre.
Und hier kann man das Ganze erwärmen.
Die Farbtemperatur der Lampe liegt bei 3.200 Grad K.
Und man pulst die Probe mit diesen Halogenlampen.
Wenn man das tut, was geschieht dann?
Das ist eine Synthese der ursprünglichen Verbindung, Lanthanoxid.
An die Stelle des Lanthans gibt man etwas Strontium, da es 2-wertig und 3-wertig ist.
Diese Verbindung weist also keine Ladung auf; sie ist vollständig dotiert.
Das ist die Größe der Probe.
Und was geschieht, sehen Sie hier.
Das ist eine typische Messung, die man nach der Reaktion vornimmt.
Hier ist die Temperatur; man kühlt das Ganze ab, und hier ist das magnetische Moment, das gemessen wird.
Hier fängt etwas an, es wird stärker negativ.
Was bedeutet das?
Es bedeutet, dass die Probe das Magnetfeld verdrängt.
Das ist der sogenannte Meißner-Ochsenfeld-Effekt, der 1933 in Deutschland entdeckt wurde.
Hier gibt es kein äußeres Magnetfeld.
Das sind zwei einmalige Impulse bei dieser Temperatur.
Und wenn man ein Magnetfeld anlegt, ist die Empfindlichkeit geringer.
Der Grund hierfür liegt darin, dass man etwas Magnetfluss in der Probe einfängt.
Anhand dieser Empfindlichkeit, dieser negativen Empfindlichkeit kann man berechnen, wie viel Supraleitung man hat.
Für diese Probe hier haben wir 50 %.
Gut.
Jetzt kann man das systematisch machen.
Folgendes kommt dabei heraus: Das schaffte man in 20 Sekunden; vorher brauchte man eineinhalb Tage.
Hier sind die Röntgenstrahlen.
Sie alle kennen sich mit Röntgenstrahlen aus, Sie sehen, dass die Reflexionen und diese Sternchen in der äußeren Phase sind.
Wenn man das Ganze auf 900 Grad erwärmt, hat man mehr von dieser externen Phase.
Wenn man auf 1050 Grad geht, hat man weniger.
Das erzählen uns die Röntgenstrahlen.
Und jetzt vergleichen wir das, was man mit dieser neuen Methode anstellen kann,
mit der Lichtbestrahlung des Kristalls ohne diese Methode.
Hier sehen Sie die Ergebnisse.
Das steht für zwei Minuten.
Wenn man die Probe in den Ofen gibt, erhält man praktisch keinerlei Supraleitung.
Wenn man bei diesen unterschiedlichen Temperaturen mit dem Licht pulst, sieht man,
dass man in der Probe eine Empfindlichkeit von 20 oder 30 Prozent erhält.
Das war ziemlich...
Wir waren ziemlich glücklich darüber.
Die ganze Forschungsarbeit wurde im Juni eingereicht.
Und ich habe mich sehr darüber gefreut, dass ich am letzten Montag,
an diesem Montag die Zustimmung des Verlegers zur Veröffentlichung des von uns eingereichten Artikels erhalten habe.
Das ist also wirklich neu.
Veröffentlicht wird der Artikel im Journal of Superconductivity and Magnetism.
Und da er angenommen wurde, wird er von Springer ins Internet gestellt.
Bis jetzt aber sind Sie die ersten, die diese Resultate gesehen haben.
Bei der YBCO-Verbindung war es anders.
Es funktionierte nicht so gut, und deshalb wurde der Beleuchtung durch Infrarotlicht ultraviolettes Licht hinzugefügt.
Sie sehen das hier.
Man hatte die Halogenlampen; ich hatte sie vorhin erläutert – hier sind nur drei.
Hier ist wieder die Probe.
Und hier haben Sie die Ultraviolett-Leuchte; hier ist angegeben, was das ist.
Und die Anwendung auf die YBCO-Verbindung, die am häufigsten herangezogen wird...
Das kam in Tiflis heraus.
Nämlich nur der Ofen; man sieht kaum Magnetismus oder Supraleitung.
Wenn man nur mit Halogen bestrahlt, gibt es einen Effekt, diese grüne Linie.
Und wenn man daneben mit Ultraviolettlicht bestrahlt, erhält man daraus eine ganz erheblich supraleitfähige Verbindung.
Oxide werden in verschiedener Hinsicht immer wichtiger.
Zum Beispiel gibt es Verbindungen, die magnetische und elektrische Effekte zeigen.
Gleichzeitig kann man ein magnetisch moduliertes elektrisches Feld anlegen und umgekehrt.
Das ist eine dieser Verbindungen, Wismut-Eisen-O3.
Das sind Röntgenstrahlen davon.
Das wurde bei 870 Kelvin fünf Minuten lang synthetisiert.
Also funktioniert das dort auch.
Die Schlussfolgerungen aus diesen Erkenntnissen lauten wie folgt – ich lese vor:
Die neue Methode wurde für die photostimulierte Festkörperreaktion namens PSSR von oxidischen Materialien entwickelt.
Diese Methode beinhaltet die Bestrahlung der Mischung von Ausgangsoxiden mit Licht eines breiten Spektralbereichs
von infrarot bis ultraviolett in einer für die Auslösung der Festkörperreaktion ausreichenden Intensität.
Durch diese Methode kann man also polykristalline Supraleiter von hoher Temperatur herstellen.
Man kann magnoelektrische Effekte hervorrufen.
Der Ausblick: Ich glaube, die Bandbreite von Anwendungen ist.
Man verkürzt den Prozess der Herstellung, vor allem bei Magneten, Brennstoffzellen, Solarzellen, Katalysatoren.
Und wie sieht der Mechanismus aus?
Das wissen wir nicht.
Vielleicht ist jemand von Ihnen interessiert genug und versucht herauszufinden, warum das funktioniert.
Und natürlich kann man das für dünne Schichten verwenden.
Als Ausblick zeige ich Ihnen einen Schnitt durch die Filme, die jetzt hergestellt werden – supraleitende Drähte.
Sie sehen das hier.
Unten ist eine strukturierte Wolframlegierung; sie dient der Stabilisierung des Ganzen.
Dann kommen eins, zwei, drei Pufferschichten.
Diese Pufferschichten dienen der richtigen Orientierung des Kristallins,
denn die nächste Schicht hier, das ist die Schicht der YBCO-Verbindung.
Wenn man den besten Stromtransport haben will, müssen die Kristalline relativ gut ausgerichtet sein.
In dem Moment, in dem die Kristalline ein bisschen gedreht werden, sagen wir um zwei, drei Grad,
verringert sich die Stromtransportfähigkeit um die Größenordnung 2.
Und hier am Ende kommt eine Silberschicht.
Hier, ganz oben.
Warum Silber?
Man muss das Oxid hier in dieser YBCO-Verbindung, in der supraleitenden Verbindung, sehr genau einstellen.
Und Silber ist das einzige Metall, das Sauerstoff überträgt.
Das macht es natürlich teuer.
Wenn jemand von Ihnen ein anderes Metall oder eine andere Legierung findet, die Silber überträgt,
wird er sehr reich, das sage ich Ihnen.
Das ist also die Schicht.
Das ist eine zweite Generation dieser Kuprate für Kabel.
Mit diesen Drähten ist man jetzt in mindestens zwei oder drei Fabriken in der Lage,
Drähte von einem Kilometer Länge zu ziehen, und man kann sie aufwickeln.
Hier ist so ein Kabel; sie sehen es dort unten.
Das ist...
Es hat eine elektrische Abschirmung; hier ist die elektrische Wärmedämmung.
Hier sind diese Drähte, die ich Ihnen gerade im Schnitt gezeigt habe.
Und durch die Mitte wird Stickstoff geleitet, denn YBCO hat eine Übergangstemperatur von 90 Kelvin.
Die von Stickstoff ist geringer; man kann es also damit kühlen.
Das scheint von einiger Bedeutung zu sein.
Diese Kabel werden wahrscheinlich als Gleichstromkabel verwendet.
Warum?
Weil man die elektrische Energie über große Entfernungen transportieren möchte.
Beispiele: In China plant man Solarzellenkraftwerke in der Wüste Gobi.
Der Strom soll in der Gegend von Shanghai genutzt werden, 3.500 Kilometer entfernt.
Man hat sich für diese Technik entschieden: Der ankommende Gleichstrom wird zerhackt.
Das sind nicht nur Pläne.
Ich habe Fotos von Gebäuden gesehen, in denen diese Gleichstrom-Zerhacker bereist installiert sind und ihren Dienst verrichten.
Außerdem enthalten diese Kupferoxide seltene Erden.
China hat seltene Erden in großen Mengen; für sie ist es also billig.
Eine weitere Möglichkeit ist die Sahara.
In Algerien wurden ebenfalls große Solarzellenkraftwerke geplant.
Auch das ist etwa drei- bis viertausend Kilometer entfernt von hier, von Mitteleuropa, wo der Strom genutzt wird.
Man muss ihn also transportieren.
Es gibt verschiedene Möglichkeiten, den Strom hierher zu transportieren.
Eine ähnliche Situation zeichnet sich gerade in den Vereinigten Staaten ab.
Einige von Ihnen haben vielleicht schon einmal ihr Glück in Las Vegas versucht und wissen, dass das mitten in der Wüste liegt.
Auch hier kann man Solarzellen installieren.
In gewisser Weise kommt mir das vor, als befänden wir uns in einer Übergangsphase...
Am Anfang hatten wir Mühlen an Flüssen, die mechanisch angetrieben wurden.
Dann erfand Werner von Siemens den Dynamo.
Danach konnte man den elektrischen Strom an einem Ort erzeugen
und ihn einige hundert Kilometer entfernt an einem anderen Ort nutzen.
Und jetzt kommt eine Ära – jedenfalls in meinen Augen, ich weiß nicht, ob Doktor Chu mir da zustimmen würde –,
in der Sonnenenergie drei- oder viertausend Kilometer vom Einsatzort entfernt erzeugt wird und transportiert werden muss.
Natürlich muss sich das dem Wettbewerb mit anderen Quellen wie Öl oder Methan stellen; auch hier hat man Leitungen,
die aus Zentralasien oder – mit Methan- aus Aserbaidschan nach Europa führen.
Doch der Blickwinkel ist ziemlich der gleiche.
Man produziert die Energie oder bringt sie weit entfernten Regionen in andere Gebiete.
Herr Sitzungsleiter, ich denke, ich mache hier Schluss.
Ich wünsche allen noch einen schönen Tag, vielen Dank.
Beifall