Chinesische Forscher entdecken Superfeststoff mit extremem Kühlpotenzial

Chinesische Wissenschaftler haben eine bahnbrechende Entdeckung gemacht, die die Kühltechnologie revolutionieren könnte: den ersten bestätigten Nachweis für Supersolidität in einem realen Feststoffmaterial.

Dieser außergewöhnliche Materiezustand kombiniert die Starrheit eines Festkörpers mit dem reibungsarmen Fluss einer Superflüssigkeit und bietet Potenzial für unvorstellbar effiziente Kühlgeräte, ohne auf das immer knapper werdende Element Helium angewiesen zu sein.

Überall auf der Welt sind Wissenschaftler und Industrie mit Heliumknappheit konfrontiert. Dieses Edelgas ist entscheidend, um extrem niedrige Temperaturen zu erreichen, die für fortgeschrittene Forschung und Technologien wie supraleitende Magnete und MRT-Geräte erforderlich sind. Doch angesichts begrenzter Reserven und steigender Förderkosten ist die Suche nach Alternativen von entscheidender Bedeutung.

Hier kommt der neu entdeckte Superfeststoff ins Spiel. Er besteht aus Kobalt und kann ohne Helium auf nahezu den absoluten Nullpunkt (fast minus 273 Grad Celsius), die kälteste mögliche Temperatur, abgekühlt werden.

„Wir haben dieses Material magnetischen Feldern ausgesetzt und dann versucht, die Felder zu entfernen und gleichzeitig das Entweichen der Wärme zu verhindern“, erklärt Prof. Su Gang, einer der leitenden Wissenschaftler der Forschung, an der Universität der Chinesischen Akademie der Wissenschaften. „Als wir die Magnetfelder langsam reduzierten, sank auch die Temperatur des Materials langsam und erreicht schließlich 94 Millikelvin.“ Ein Kelvin entspricht tausend Millikelvin.

Das Konzept der Supersolidität beschäftigt Physiker schon seit den 1970er Jahren, aber der Nachweis seiner Existenz in realen Materialien blieb schwer erreichbar. Diese neue, in der Fachzeitschrift „Nature“ veröffentlichte Studie liefert überzeugende Beweise für ein „Quantenspin-Equivalent" dieses seltsamen Zustands in Kobaltat.

Diese Entdeckung befindet sich zwar noch im Anfangsstadium, eröffnet aber spannende Möglichkeiten. Die Forscher wollen noch niedrigere Temperaturen erreichen und so den Weg für Kühlschränke ebnen, die kein Helium benötigen. Solche Geräte könnten ideale Umgebungen für zukunftsweisende Quantencomputer schaffen und verschiedene wissenschaftliche Untersuchungen antreiben.