Comparative Study of Pinning Forces Exerted by Extended Defects in High Temperature Superconductors

Hochtemperatursupraleiter bieten im Prinzip glänzende Voraussetzungen für viele industrielle Anwendungen, sei es im Bereich der Kommunikationstechnik (Filter für Mikrowellenanwendungen) oder im Bereich der Energietechnik (verlustfreier Stromtransport). Im letzteren Falle sind spezielle Detektstrukturen in den Materialien erforderlich, die eine Wanderung der magnetischen Mikrostrukturen unterbinden ("Flußverankerung"), da ansonsten dissipative Effekte das Anwendungsziel verhindern. Trotz intensivster Bemühungen ist es in den letzten Jahren nicht oder nur beschränkt gelungen, diese Defektstrukturen auf metallurgischem Wege in die Supraleiter einzubauen, insbesondere solche, die auch unter "hoher" thermischer Energiezufuhr - wie dies bei der Siedetemperatur des flüssigen Stickstoffs verglichen mit jener von flüssigem Helium der Fall ist - ihre Verankerungswirkung noch ausüben können. Erfolgversprechende Ergebnisse konnten hingegen mit bestimmten strahlenindazierten Defekten erzielt werden. Dazu zählen vor allem Defektkaskaden nach Beschuß mit schnellen Neutronen, Kernspuren nach Beschuß mit hochenergetischen schweren Ionen sowie Spaltspuren, die durch Spaltung eines Bestandteiles der Hochtemperatursupraleiter (z.B. 209Bi in Bi-2223 Bändern) nach Beschuß mit hochenergetischen Protonen erzeugt werden können. Alle diese Defekte haben ein gemeinsames Charakteristikum, nämlich ihre Ausdehnung, die gerade in der Größenordnung der supraleitenden Kohärenzlänge liegt und somit für die Verankerung der magnetischen Mikrostrukturen optimal ist. Ziel des gegenständlichen Forschungsprojektes ist ein Vergleich der Verankerungswirkung derartiger ausgedehnter Defekte in Materialien von technologischer Bedeutung, wobei ein- und derselbe Materialtyp verschiedenen derartigen Strahlenbehandlungen ausgesetzt werden soll. Damit können sowohl grundlagenorientierte Aussagen über die Verankerungsmechanismen also auch technologisch relevante Informationen erhalten werden. Kooperationen mit drei weltweit führenden Instituten auf dem Sektor der Präparation von texturierten Hochtemperatursupraleitern sowie neue Ideen zur Induzierung ausgedehnter Defekte in diesen Materialien (ebenfalls in Kooperation mit einem dieser Partner), die wesentliche Vorteile gegenüber einigen der oben erwähnten Bestrahlungsmethoden erbringen sollten, lassen hoch interessante Ergebnisse zu beiden angesprochenen Themenkreisen erwarten.