Auricher Wissenschaftstage –
Forum einer dritten Kultur
Praktikum am IFW in Dresden
vom 16. bis zum 30. April 2011
Von
Torsten Friedrichs
und Helge Peters
Die Atomkatastrophe in Japan zeigt uns, dass wir neue Wege in der Energiegewinnung gehen müssen, aber nach dem heutigen Stand der Technik gibt es keine effektive Alternative zur Atomenergie. Darum versucht man bestehende Verfahren zu optimieren, um den Wirkungsgrad zu vergrößern, wie z. B. bei der Windenergie.
Vor einem Informationsposter über den Forschungsstand zur Supraleitung anlässlich der Nobelpreisverleihung im Jahr 1987 an Karl Alexander Müller und Johannes Georg Bednorz
Eine Entdeckung des niederländischen Wissenschaftlers Heike Kamerlingh Onnes aus dem Jahr 1911 bietet eine Grundlage. Er entdeckte den sog. Supraleiter, für den er 1913 den Nobelpreis für Physik erhielt. Durch Abkühlen von speziellen Werkstoffen geht der übliche Leitungswiderstand verloren, somit beträgt der Widerstand in diesen Supraleitern null Ohm.
Diese Leiter müssen aber extrem heruntergekühlt werden. Daher forscht man zurzeit an Werkstoffen, die diesen Zustand schon bei Temperaturen erreichen, ohne sie mit flüssigem Stickstoff oder Helium zu kühlen. Das IFW forscht in dieser Richtung zum einen, um diese Supraleiter einfach und effizient herzustellen und um Verfahren zu entwickeln, diese Leiter weiterzuverarbeiten.
Zurzeit besteht der effizienteste Supraleiter aus einem keramischen Kern. Darum ist es wichtig, diese Leiter vorsichtig zu bearbeiten, um den Kern nicht zu zerstören. Wir durften zwei Wochen lang hinter diese Kulissen im IFW in Dresden schauen. Dabei lernten wir viel über den Forschungsalltag. Das IFW arbeitet national und international mit Instituten und großen Firmen zusammen, um sich über Fortschritte gegenseitig zu informieren.
Wir wurden zwei verschiedenen Bereichen zugeteilt. In dem einen Arbeitsbereich erstellten wir eine Plattform, auf der wir einen Kupferleiter und einen Supraleiter fixierten. Zusätzlich wurde dort ein Widerstand (PT 100) installiert, um beim Abkühlen durch Stickstoff den Verlauf der beiden Widerstandswerte in Zusammenhang mit der Temperatur zu vergleichen. Um dies mit dem PC zu vergleichen und gleichzeitig darzustellen, wurde ein Computerprogramm erstellt, das alle Messungen koordinierte und durchführte. Der andere Arbeitsbereich hat sich mit der Auswertung der Messwertdateien befasst. Die Messwertdateien stellten jeweils eine Korrelation zwischen Temperatur und Widerstand dar.
In der graphischen Auswertung ergaben diese beiden Werte R (Widerstand) und T (Temperatur) eine Kurve. Ziel war es, die Auswertung der Messwertdateien zu automatisieren. Interessant sind dabei zwei Punkte. Erstens der Punkt, an dem der geprüfte Werkstoff „anfängt“, supraleitend (H c2) zu werden, und zweitens der Punkt, an dem der Widerstand gleich null ist (H irr).
Ursprünglich sollte dieses Vorhaben mit der Software „Origin“ und der dazugehörigen Programmiersprache „Labtalk“ umgesetzt werden. Da dies aufgrund unserer fehlenden Vorkenntnisse nicht möglich war, haben wir vorgeschlagen, das Projekt in Excel mit den integrierten Funktionen und der Hilfe der Programmiersprache „Visual Basic“ umzusetzen. Nach acht Werktagen war eine umfangreiche Exceltabelle entstanden und das Projekt erfolgreich abgeschlossen.
Wir beide sind absolut begeistert, was man mit Supraleitern alles anstellen kann. An dieser Stelle wollen wir uns bei den Auricher Wissenschaftstagen bedanken, dass wir die Möglichkeit hatten, diese Erfahrung zu machen.