Supraleiter sind ihr Traumziel

Frau Spaldin, «dank einer bahnbrechenden Publikation im Jahr 2000 und dem Einsatz von Computersimulationen zur Herstellung von passenden Kristallen für die Forschung, gelang es der Forscherin, die Multiferroika-Forschung wiederzubeleben», schreibt die Körber-Stiftung. Wie kamen Sie auf diesen Weg?

Bruno Knellwolf
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Frau Spaldin, «dank einer bahnbrechenden Publikation im Jahr 2000 und dem Einsatz von Computersimulationen zur Herstellung von passenden Kristallen für die Forschung, gelang es der Forscherin, die Multiferroika-Forschung wiederzubeleben», schreibt die Körber-Stiftung. Wie kamen Sie auf diesen Weg?

Nicola Spaldin: Unser Ziel war es, ein Material zu erschaffen, das zwei Naturphänomene kombiniert: Ferroelektrizität und Ferromagnetismus. Diese elektrischen Erscheinungen treten in natürlichen Stoffen nicht zur selben Zeit auf. Wir fanden heraus, dass jene Atome, die gut sind für Ferromagnetismus verschieden sind von jenen, die Ferroelektrizität zulassen. Deshalb hatten wir zwei Möglichkeiten: Entweder wir entwickeln ein Material mit zwei verschiedenen Arten von Atomen. Oder wir erfinden einen komplett neuen Mechanismus, um beide Phänomene zu kombinieren.

Wo genau könnten solche Multiferroika eingesetzt werden?

Spaldin: Die beste unmittelbare Anwendung wäre jene bei der Datenspeicherung – in unseren bereits existierenden Magnet-basierten Technologien. Diese kombinierte elektrisch-magnetische Nutzung führt zu kleineren und schnelleren Geräten, die weniger Strom verbrauchen.

Wie viel effizienter wären diese?

Spaldin: Weil diese Materialien neue Eigenschaften haben, führen diese zu einer Revolution der Computerwelt. Die Maschinen, die wir morgen nutzen, um zu kommunizieren, werden nicht einfach effizientere Computer sein. Sie werden etwas ganz anderes sein.

Neu- und andersartige Rechner, winzige Motoren in Nanometer-Grösse, hochpräzise Magnetsensoren dank Multiferroika. Welche praktischen Möglichkeiten würde das sonst noch eröffnen?

Spaldin: Unser Forscherteam an der ETH in Zürich hat während der Arbeit an den Multiferroika ein neues Ziel entdeckt, das nur indirekt mit dem neuen Stoff zu tun hat. Wir würden gerne ein Material entwickeln, das Elektrizität ohne Widerstand leitet. Einen Supraleiter, der bei Raumtemperatur Strom ohne Verlust transportieren kann. So ein Material würde die Energieproduktion, deren Transport und die Speicherung komplett umwandeln. Das hätte geopolitische Auswirkungen.

Wie nahe sind Sie an einer praktischen Anwendung ?

Spaldin: Das ist sehr schwer zu sagen. Im Moment verstehen wir noch nicht einmal den Mechanismus für die existierenden Beispiele von Supraleitung bei höchsten Temperaturen. Deshalb wissen wir nicht, ob das bei Raumtemperatur überhaupt funktioniert. Aber genau das macht unsere Forschung zur grossen Herausforderung.