Lochkristall gefunden

Es gelang einem internationalen Team unter Leitung von Professor Michael Bonitz mit Hilfe von aufwändigen Computersimulationen erstmals der Beweis dieses exotischen Phänomens, über dessen Existenz bislang nur spekuliert wurde. Darüber hinaus konnten die Physiker Bedingungen für seine Entstehung vorhersagen.

"Wir wissen nun, dass dieser Effekt in Halbleitern mit einer ganz bestimmten Bandstruktur auftritt", so Bonitz. "In gewöhnlichen Festkörpern sind Elektronen und Löcher, die entstehen, wenn Elektronen angeregt werden, weit ausgedehnt - eine Konsequenz der Quantenmechanik. Elektronen und Löcher durchdringen das Material wie eine Flüssigkeit." Wenn jedoch die Masse eines Lochs den kritischen Wert des 80fachen der Elektronenmasse übersteigt, verwandelt sich die Lochflüssigkeit spontan in einen Kristall. Des Weiteren liegen starke Hinweise vor, dass sich in derartigen Halbleitersystemen bei Verringerung des Drucks Bose-Kondensate von gebundenen Elektron-Loch Paaren ausbilden können.

"Die nächste spannende Frage ist, unsere Vorhersage zum Lochkristall in einem Experiment zu bestätigen", beschreibt der Physiker den weiteren Weg. Geeignete Materialsysteme seien bereits vorgeschlagen worden.

Der Lochkristall ist für den Wissenschaftler vom Institut für Theoretische Physik und Astrophysik auch aus einem weiteren Grund von Interesse: "Wir konnten zeigen, dass er viele Gemeinsamkeiten mit ganz anderen Kristallen, wie etwa Plasmakristallen oder Ionenkristallen, besitzt."

Dieser ungewöhnliche Kristall sei auch für die Materialforschung von Interesse, so Bonitz, "weil er möglicherweise günstige Voraussetzungen für Supraleitung bietet." Während Supraleitung derzeit nur bei extrem tiefen Temperaturen funktioniert, erwartet zum Beispiel der Physik-Nobelpreisträger von 2003, Alexei Abrikosov, dass Systeme mit einem Lochkristall schon bei wesentlich höheren Temperaturen supraleitend werden.

COMPAMED.de; Quelle: Christian-Albrechts-Universität zu Kiel