Exploring the Unusual Flux Pinning behavior in Ba-122

01.05.2016 - 31.12.2019
Forschungsförderungsprojekt
Hochtemperatursupraleiter haben ein beachtliches Anwendungspotential. Sie könnten die klassischen Supraleiter in Magnetanwendungen ersetzen und höhere Magnetfelder bzw. Betriebstemperaturen ermöglichen. Das würde wiederum die notwendige Energie für die Kühlung reduzieren und solche Anlagen (z.B. medizinische MRI Systeme) ökonomischer machen. Neuartige Anwendungen für die Erzeugung und Verteilung von erneuerbarer Energie sind in Entwicklung. Magnetfelder dringen in Hochtemperatursupraleiter in Form von sogenannten Flusswirbeln ein, die man verankern muss, um verlustfreien Stromtransport zu ermöglichen. Unzureichende Flussverankerung ist derzeit noch eine zentrale Hürde für die Anwendung von diesen Materialien. Signifikante Verbesserungen wurden in den vergangenen Jahren durch Optimierung der Verankerungszentren (Defekte in der Kristallstruktur) hinsichtlich ihrer Größe, Dichte und Form erzielt. Im Gegensatz dazu zielt dieses Projekt auf deutlich größere kritische (gleichbedeutend mit verlustfreie) Ströme durch Dotierung mittels Ladungsträgern ab. Jüngste Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Verankerung von Flusswirbeln in der Nähe eines quantenkritischen Punktes, welcher bei einer bestimmten Dotierung auftritt, deutlich erhöht ist. Diese Beobachtungen nähren die Hoffnung, dass Quantenfluktuationen die verlustfreien Ströme in technischen Supraleitern deutlich erhöhen können. Diese Hypothese soll anhand von verschieden dotierten BaFe2As2 (Ba-122) getestet werden. Hierbei ist zu beachten, dass Quantenfluktuationen auch in anderen Hochtemperatursupraleitern auftreten, insbesondere in den Kupraten, den derzeit für Anwendungen vielversprechendsten Verbindungen. Qualitativ hochwertige, mit Kobalt, Phosphor oder Kalium dotierte Einkristalle werden am National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST, Japan) hergestellt. Mit zwei unterschiedlichen Methoden, wird zwischen Änderungen der Defektstruktur und dem Einfluss von Quantenfluktuationen unterschieden. Erstens soll eine annähernd idente Defektstruktur in allen Kristallen durch Neutronenbestrahlung an der TU Wien erzeugt werden. Diese Defekte dominieren die in den Kristallen natürlicherweise vorkommenden, somit kann von der gleichen Defektstruktur bei allen Dotierungen ausgegangen werden. Zweitens, werden Messungen der kritischen Ströme unter hohem Druck am AIST durchgeführt. Hoher Druck lässt die Defektstruktur unverändert, aber verschiebt den quantenkritischen Punkt zu niedrigeren Dotierungskonzentrationen. Schlussendlich soll das Anwendungspotential der gefundenen Effekte eingehend analysiert, und die optimale Defektstruktur beschrieben und realisiert werden.

Personen

Projektleiter_in

Institut

Förderungmittel

  • FWF - Österr. Wissenschaftsfonds (National) Einzelprojekt Fonds zur Förderung der wissenschaftlichen Forschung (FWF) Ausschreibungskennung I 2814-N36

Forschungsschwerpunkte

  • Special and Engineering Materials: 25%
  • Structure-Property Relationsship: 25%
  • Materials Characterization: 50%

Schlagwörter

DeutschEnglisch
Hochtemperatursupraleitende MaterialienHigh temperature superconducting (HTS) materials

Externe Partner_innen

  • National Institute of Advanced Industrial Science and Technology

Publikationen