"Perpetuum Mobile"

Forscher entdecken in Mikro-Ringen Dauerstrom

Physiker der Yale University und der Freien Universität Berlin haben nachgewiesen, dass in mikroskopisch kleinen Metallringen (Bild) dauerhaft Strom fließt. Obwohl die Dauerströme klein sind, zeigten sich die Forscher überrascht, da sie in gewöhnlichen, nicht supraleitenden Metallen auftreten, in denen gemeinhin Strom aufgrund des elektrischen Widerstands nur bei angelegter Spannung fließen kann.

Seit den Anfängen der Quantenphysik in den 20er- und 30er-Jahren des vergangenen Jahrhunderts wurde immer wieder vermutet, dass in winzigen Metallringen elektrische Dauerströme (wie in einem Perpetuum Mobile) fließen können. Jetzt ist den Forschern mit Hilfe einer neu entwickelten Apparatur gelungen, diese über das magnetische Feld, das die Mikro-Ringe (mit einem Durchmesser von rund 600 Nanometer) umgibt, tatsächlich zu messen.

Dafür wurden die winzigen Metallringe auf die Spitze eines sogenannten Nano-Cantilevers – einer Art schwingender Messnadel – gelegt. Der fließende Strom führte zu einer magnetischen Kraft, die zu einem veränderten Schwingverhalten der Nadel führte, das nun gemessen werden konnte.

Die von den Forschern gemessenen Ströme beruhen auf einem Effekt der Quantenphysik, der die Bewegung von Elektronen in Metallen beeinflusst. Man kann sich diese letztlich als Ausdruck derselben Bewegung vorstellen, die es den Elektronen im Atom erlaubt, unaufhörlich um den Atomkern zu schwirren.

Die Ergebnisse ihrer Forschungsarbeiten haben die Wissenschaftler in der aktuellen Ausgabe des Fachmagazin "Science" veröffentlicht.

Foto: Jack Harris/Yale University