(23.02.2006)

Quelle: Forschungszentrum Rossendorf

Am 22. Februar nahm Prof. Dr. Georg Milbradt um 15:30 Uhr das Herzstück des neuen Hochfeld-Magnetlabors Dresden in Betrieb: die 10 Millionen Euro teure Kondensatorbank. Es handelt sich um die derzeit modernste und größte Kondensatorbank, die eine Energie von 50 Megajoule speichern kann und die einzig und allein dazu dienen soll, speziell entwickelte Magnetspulen mit sehr hohen und kurzen Energiepulsen anzutreiben. Damit ist im Forschungszentrum Rossendorf ein wichtiger Meilenstein zurückgelegt auf dem Weg zum ehrgeizigen Ziel, die stärksten gepulsten Magnetfelder in Europa für die Forschung zu erzeugen.

Um ein Magnetfeld mit der Feldstärke von 100 Tesla, also dem Dreieinhalbmillionenfachen des Erdmagnetfeldes, zu erreichen, wird eine elektromagnetische Energie von 50 Megajoule (MJ) und ein Spitzenstrom von mehreren hundert Kiloampere (kA) benötigt. Die modernste und effizienteste Methode, diese Energie zu speichern und pulsartig in die Magnetfeldspule zu übertragen, ist die Verwendung einer Pulsentladungs-Kondensatorbank. Die Rossendorfer Energieversorgungs-Anlage "EVA" ist in Kooperation mit der Rheinmetall AG konzipiert und umgesetzt worden. Sie lässt sich mit kleinem Strom kostengünstig aufladen und dann mit großem Strom vollständig entladen (50 MJ, 24 kV, 600 kA).

Mit einem Knopfdruck nahm der sächsische Ministerpräsident die "EVA" am Nachmittag in Betrieb. Mit so einem Knopfdruck wird man zukünftig im Echtbetrieb die Energie freisetzen können, die beim Abbremsen einer Diesellok von 150 km/Stunde auf 0 km/Stunde freiwerden würde, und zwar in dem unglaublich kurzen Zeitraum von wenigen hundert Millisekunden. Ein weiterer Meilenstein ist für das Frühjahr 2006 geplant, nämlich der Test und die Inbetriebnahme der neuen Magnetspule KS3a, wobei KS für Kompaktspule steht. Diese neue Generation soll immerhin schon eine Magnetfeldstärke von 70 Tesla bei einer zehnmal längeren Pulszeit als bisher erzeugen, womit der von den Rossendorfer Physikern aufgestellte Deutschlandrekord von gut 65 Tesla bei einer Pulszeit von ca. 10 Millisekunden überboten wird.

Das Hochfeld-Magnetlabor Dresden wird ab Januar 2007 als attraktives Nutzerlabor mit einzigartigen experimentellen Möglichkeiten für Kooperationspartner aus der Dresdner Wissenschaft sowie für Forscher aus ganz Europa offen stehen. Hohe gepulste Magnetfelder sind von großem Interesse für Forschungen etwa auf den Gebieten Hochtemperatursupraleiter, Charakterisierung von Metallen und Halbleitern oder auch für ingenieurtechnische Anwendungen wie die Materialumformung.

So sind starke Magnetfelder genauso wie Hochdruckpressen in der Lage, Stähle oder Leichtmetalle zu verformen. Damit lassen sich spezielle Einzelteile für den Automobil- oder Flugzeugbau herstellen. Aber auch die Charakterisierung von modernsten halbleitenden oder optoelektronischen Materialien erfolgt idealerweise in hohen Magnetfeldern und bei tiefen Temperaturen. So kann z.B. die Elektronendichte von halbleitenden Materialien hoch präzise bestimmt werden bzw. optoelektronische Eigenschaften mit besonderer Genauigkeit charakterisiert werden.

Auch die Spintronik (aus den Worten Spin und Elektronik) gehört zu den bereits angelaufenen Forschungsarbeiten. Die Spintronik betritt gänzlich neue Wege, indem das magnetische Moment des Elektrons zur Informationsdarstellung und -verarbeitung ausgenutzt wird - zusätzlich zur Ladung wie in der herkömmlichen Halbleiter-Elektronik. Forscher erwarten sich von der Spintronik neue Bauelemente, die mit dem Spin des Elektrons schalten und damit um ein Vielfaches schneller sein könnten als die heute üblichen Elemente. "Mit der im Hochfeld-Magnetlabor Dresden betriebenen Vorlaufforschung", so ist sich der Institutsdirektor Prof. Joachim Wosnitza sicher, "kann die Mikroelektronik-Industrie zukünftig neue Bauteile mit noch schnelleren Prozessoren oder höheren Speicherdichten produzieren. Diese Vorlaufforschung ist gerade für den Mikroelektronik-Standort Dresden unverzichtbar."