Physiker wollen Flugzeughaut in Echtzeit messen

Dehnungsversuch (oben) und veränderte Kristallstruktur. Bild: ucdavis.edu

Flugzeuge sind großen Belastungen ausgesetzt. Während des Fluges lassen sie sich bisher nicht messen. Überbelastungen lassen sich erst bei aufwendigen Materialüberprüfungen während der normalen Inspektionen ermitteln. Das könnte sich laut Forschern der University of Califormia ändern. Sie haben ein Material entdeckt, das seine magnetischen Eigenschaften messbar variiert, wenn es gestreckt wird. Piezomagnetismus nennt sich dieses Phänomen, so Physikprofessor Nicolas Curro.

Gezielte Verunreinigung

Das neue Material ist eine Barium-Eisen-Arsen-Verbindung (BaFe2As2). Bei einer Temperatur von 25 Kelvin (minus 248 Grad Celsius) ist es supraleitend, wenn es mit Fremdatomen "verunreinigt", also dotiert ist. Strom fließt widerstandslos hindurch. Das Material ist für die Anwendung der Supraleitung interessant, weil es, anders als andere Supraleiter so flexibel ist, dass man daraus Kabel ziehen kann. BaFe2As2 ist ein so genannter nematischer Kristall, dessen Struktur sich ändert, wenn er vom normalen in den supraleitenden Zustand wechselt.

Die Kristallstruktur, die ursprünglich quadratische Grundzüge hat, wechselt dann zum Rechteck. Curro und sein Mitarbeiter Tanat Kissikov und Matthew Lawson haben das Material während des Streckvorgangs in einem Kernspintomografen beobachtet - ähnlich dem, den Mediziner zur Diagnose von inneren Erkrankungen nutzen. Dabei stellten sie zu ihrer Überraschung fest, dass sich die Kristallstruktur auch bei diesem Prozess veränderte und damit auch die magnetischen Eigenschaften.

Rätselhaftes Phänomen

Bisher haben Curro und sein Team noch keine Erklärung für das Verhalten des Materials. Jetzt suchen die Forscher nach anderen Werkstoffen, die ähnliche Eigenschaften haben. Außerdem interessiert sie, ob mechanische Belastung der Materialien die supraleitenden Eigenschaften beeinflusst. Piezomagnetismus lässt sich mit dem Piezoeffekt vergleichen. Dieser tritt in Form eines elektrischen Funkens auf, wenn ein Kristall zusammengedrückt wird, etwa in Feuerzeugen. Umgekehrt werden derartige Kristalle zu Aktoren, also Systemen, die sich ein wenig bewegen, wenn eine Spannung angelegt wird. Sie lassen sich dann nutzen, um beispielsweise mikroskopisch kleine Schalter oder Ventile zu bedienen.

Quelle: www.pressetext.com/Wolfgang Kempkens