Einer der Pioniere der Hochtemperatur-Supraleitung, Prof. Paul Canfield vom Ames Laboratory in Iowa, ist zurzeit als Humboldt-Professor am Institut für Theoretische Physik der Goethe-Universität. Er kam auf den Vorschlag von Prof. Maria Roser Valenti, mit der er seit Jahren bei der Entwicklung neuer Materialien für die Hochtemperatur-Supraleitung zusammenarbeitet. Die Eigenschaften dieser mehrkomponentigen Materialien hängt empfindlich von deren Zusammensetzung ab. Die Arbeitsgruppe von Roser Valenti unterstützt die Suche durch Computer-Simulationen.
„Die Frage, welches von zwei leicht unterschiedlich zusammengesetzten Materialien supraleitend sein wird, ist vergleichbar mit der Frage, welcher von zwei Elefanten schwerer ist“, erklärt Paul Canfield. „Die Energie-Differenzen, die entscheiden, ob wir einen Magneten und einen Supraleiter erhalten, sind bei diesen Systemen minimal.“
Paul Canfield ist ein äußerst kreativer Materialwissenschaftler, an dessen Labor bereits eine Vielzahl neuer Materialien entdeckt oder verbessert wurden. Bei Supraleitern wie dem aktuell intensiv erforschten Magnesium-Diborid geht es beispielsweise darum, die Sprungtemperatur weiter anzuheben. Das ist die Temperatur, bei der das Material den Strom ohne Widerstand leitet. Könnte man flüssigen Stickstoff statt flüssiges Helium für die Kühlung verwenden, würde das die Kosten senken. Gegenwärtig wird Magnesium-Diborid bereits in der medizinischen Diagnostik in Spulen für die Magnetresonanztomographie verwendet.
Andere bekannte Supraleiter, zu deren Entwicklung Paul Canfield entscheidende Beiträge geleistet hat, sind die bereits länger bekannten keramischen Supraleiter auf der Basis von Kupferoxid. Als Hochtemperatur-Supraleiter können sie mit flüssigem Stickstoff gekühlt werden. Ebenso erforscht er die erst 2008 entdeckten Eisenpnictide und chalkogenide – eine völlig neuartige und unerwartete Klasse von Hochtemperatur-Supraleitern.
Um den Prozess der Suche zu verdeutlichen, hat der leidenschaftliche Hobbykoch sie in der Fachzeitschrift „Nature Physics“ einmal mit dem Kochen verglichen. Häufig frage er Studenten, die sich in seine Arbeitsgruppe bewerben, ob sie gerne kochen. In einem anderen Aufsatz vergleicht er seine Arbeit mit dem Fischen. Gute Fischer wüssten, wo die besten Fanggründe sind, wobei die Resultate oft Überraschungen brächten. „You can’t always get what you want, but if you try sometimes you might find you get what you need“, zitiert er Mick Jagger und Keith Richards.
