Seite 3: Der Strom, der aus der Kälte kam

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WELTREKORD IN JÜLICH

Der Marktreife nähern sich auch die "Squids" – hochsensible Magnetsensoren, bestehend aus einer winzigen, supraleitenden Drahtschlaufe. Durch diese Schlaufe fließt ein schwacher elektrischer Strom. Der Clou: Selbst bei kleinsten Magnetfeldänderungen macht der Strom deutliche Sprünge, die sich relativ problemlos messen lassen. "Wir können damit wahnsinnig kleine Felder erfassen, etwa drei Femtotesla, also den zehnmilliardstel Teil des Erdmagnetfelds", schwärmt Ulrich Poppe, Physiker am Forschungszentrum Jülich. "Damit halten wir bei den Squids aus Hochtemperatur- Supraleitern den Weltrekord."

Erprobt werden die Magnetschnüffler derzeit von einigen Kliniken für die Magnetokardiografie (MKG), die präzise, berührungslose Diagnose von Hirn- und Herzströmen. Andere Experten wollen die Squids in Flugzeuge einbauen, um mit ihnen über Land zu fliegen und winzigsten Abweichungen des Erdmagnetfelds nachzuspüren - und damit Hinweise auf unentdeckte Bodenschätze zu bekommen. "Heute sind große Spulensysteme üblich, um Bodenschätze aufzuspüren", sagt Poppe. "Squids wären kleiner und handlicher."

In eine ähnliche Richtung geht das Projekt "Magsafe" der australischen Firma CSIRO: Es soll vom Flieger aus abgetauchte feindliche U-Boote finden, deren Metallhülle und Bordelektrik das Erdmagnetfeld lokal verändern. Außerdem könnten die Supersensoren künftig Passagierjets routinemäßig auf Mikrorisse überprüfen. Und Poppes Gruppe testet in Jülich ein "Squid-Mikroskop". Es kann beobachten, ob die winzigen Ströme auf einem Computerchip tatsächlich so fließen wie geplant – dereinst vielleicht ein passables Werkzeug der Qualitätskontrolle für in immer kleinere Dimensionen schrumpfende Schaltkreise.

"Es gab vor acht bis zehn Jahren eine große Erwartungshaltung, was den Markt für Squids anbelangt", sagt Reinhold Wagner vom Technologie-Transfer-Büro des Forschungszentrums. "Diese Erwartungen sind schlicht nicht erfüllt worden." Die Unternehmen, die damals gegründet wurden, seien fast alle aus dem Themenfeld ausgestiegen. "Doch nun sehen wir vor allem in Asien ein Revival."

Eine eher visionäre Anwendung für die Keramiken gleitet in der Videoanimation erst lautlos und elegant über eine Wiese, um sich dann wie die Wuppertaler Schwebebahn unter einer Brücke entlangzuhangeln und schließlich gleich einem Außenfahrstuhl an einer Hochhausfassade emporzusteigen. Supratrans – so heißt das futuristische Gefährt, an dem Forscher des Leibniz-Instituts für Festkörper- und Werkstoffforschung in Dresden arbeiten. "Der wesentliche Unterschied zum Transrapid ist das Tragesystem, das den Zug in der Schwebe hält", sagt Projektleiter Oliver de Haas. Der Transrapid hat einen herkömmlichen Elektromagneten an Bord. Er zieht sich von unten an die Schiene heran. Eine aufwendige Regelelektronik sorgt dafür, dass die Bahn weder herunterfällt noch an die Schiene anstößt, sondern stets einen Abstand von etwa einem Zentimeter einhält.

Supratrans hingegen basiert auf einem berührungslosen Magnetlager. In einem komplexen Schmelzprozess wird ein YBCO-Kristall gezielt mit winzigen Verunreinigungen und Luftporen versetzt. Diese Defekte fungieren als Anker für das Magnetfeld der Schiene. Der entscheidende Trick: Man darf den YBCO-Supraleiter erst dann abkühlen, wenn er sich bereits dicht über der Magnetschiene befindet. Dadurch wird das Magnetfeld buchstäblich eingefroren – und mit ihm die Position des Zuges in der Senkrechten. So wird der Supraleiter zu einem Magneten, der vollkommen stabil auf einer Magnetschiene schweben kann – ähnlich wie auf einem Luftkissen. Dieses Kissen hält ihn derart fest im Griff, dass praktisch nichts den Zug aus der Bahn werfen kann.

Gegenüber der Transrapid-Technik sieht de Haas zwei Vorteile: "Der Supratrans kommt ohne elektronische Steuerung aus", sagt er, "außerdem braucht er zum eigentlichen Schweben keinen Strom." Einzig das Kühlen der Supraleiter auf minus 196 Grad Celsius kostet Energie. "Bisher machen wir das mit Flüssigstickstoff, der in einer extrem gut wärmeisolierten Thermoskanne aufbewahrt wird", erklärt de Haas. "Wir planen aber, künftig die Kälte direkt an Bord des Fahrzeugs zu erzeugen, und zwar nach dem Prinzip des Kühlschranks." Dadurch würde man sich den täglichen Halt an einer Stickstoff-Tankstelle ersparen.