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Jugend Forscht 2022 - Supraleiter
Bild: Lukas belädt gerade den Hochtemperaturofen
Der Heilige Gral der Festkörperphysik. Du möchtest Energie sparen und Strom ohne Verlust leiten? Dann benutzt du am besten einen Supraleiter, also ein Material, das keinen elektrischen Widerstand besitzt. Vielleicht hast du schon einmal von der Sprungtemperatur gehört. Liegt die Temperatur eines Leiters unter seiner Sprungtemperatur, diese variiert nämlich von Material zu Material, verliert er seinen Widerstand. Diese effiziente Leitung wird z.B. in Fusionsreaktoren und Teilchenbeschleunigern, aber auch bei Magnetschwebebahnen gebraucht. Diese niedrigen Temperaturen lassen sich momentan allerdings nur mit flüssigem Helium oder Stickstoff erreichen, also kälter als -200°C. Diese Temperatur anzuheben und so die Nutzung von Supraleitern zu vereinfachen hat sich Lukas Reil vorgenommen. Im Erlangener SchülerForschungsZentrum (ESFZ) hat er vor mehreren Jahren seinen eigenen keramischen Supraleiter „gebacken“. Diese Materialzusammensetzung war bekannt und der typische Schwebe-Effekt in einem Magnetfeld war auch nachweisbar. Nun wurde es in Zusammenarbeit mit der Firma Linn High Term GmbH möglich einen verbesserte Formel zu entwickeln und einen neuartigen Supraleiter zu herzustellen. Lukas hat alle Bestandteile besorgt und die Verhältnisse berechnet. Im Anschluss fuhr er zusammen mit seinem Betreuer Jürgen Heiß nach Hirschbach zum Ofen der Firma Linn. Alle Materialien wurden vor Ort vermischt, gepresst und dann in Tablettenform in den Hochtemperaturofen gegeben. Ein Backvorgang von mehr als 16 Stunden mit einer kontrollierten Sauerstoffzufuhr und einer gewissen Abkühlphase war abzuwarten. So kam es, dass Lukas mit Spannung ein zweites Mal die Reise in die Franken-Pfalz auf sich nahm, um zu sehen, ob der Supraleiter erfolgreich produziert wurde. Zuhause an der Schule konnte er mit dem Chemie-Lehrer Matthias Dietrich alle Tabletten mit flüssigem Stickstoff abkühlen, so dass ein minimaler magnetischer Effekt sichtbar wurde. Im Februar konnte er dann bei jugend forscht im Regionalwettbewerb an der OTH Amberg-Weiden der Jury (bestehend aus Fachleuten aus der Forschung, Bildung und der Wirtschaft) seine Arbeit vorstellen. Dabei wurde Lukas ermuntert seine Forschungen weiter zu verfolgen. Weitere Backvorgänge hat Lukas schon in Aussicht gestellt. Das heißt also, dass die Forschung von Lukas vielleicht in Zukunft dafür sorgt, dass Supraleitung schon ohne flüssigen Stickstoff möglich wird. 
Autor: OStR Jürgen Heiß