Techniklexikon

Elektron-Phonon-Mechanismus der Supraleitung

Supraleitung, Tieftemperaturphysik und -technik , ein erstmals 1950 von H. Fröhlich vorgeschlagener Mechanismus, der zu einer attraktiven Wechselwirkung zwischen zwei Elektronen und damit zur Supraleitung führt. Er beruht auf der Polarisation (Verzerrung) des aus den positiv geladenen Atomrümpfen aufgebauten Kristallgitters durch das erste (zweite) Elektron und der Wechselwirkung des zweiten (ersten) Elektrons mit der diese Polarisation begleitenden positiven Ladungsanhäufung (Abb.). In einer strengen feldtheoretischen Behandlung wird dieser Mechanismus durch den Austausch eines Schwingungsquants (Phonon) zwischen den beiden Elektronen beschrieben (Elektron-Phonon-Kopplung). Die hierauf basierenden Theorien der Supraleitung sind die BCS-Theorie und die Eliashberg-Theorie. Für die Mehrheit der klassischen Supraleiter konnten Fröhlichs Vorstellungen durch Nachweis des Isotopeneffekts und durch den Einelektronen-Tunneleffekt bei Supraleitern eindeutig bestätigt werden. Bei den Hochtemperatur-Supraleitern ist der Kopplungsmechanismus jedoch noch ungeklärt.

Elektron-Phonon-Mechanismus der Supraleitung: Die Polarisation des positiv geladenen Kristallgitters durch zwei Elektronen e₁, e₂ vermittelt eine anziehende Wechselwirkung