Neue Metalllegierung: Durchbruch in der Kryotechnik ohne Helium-3
In der Welt der Quantentechnologie ist extreme Kälte die Grundvoraussetzung. Doch das dafür benötigte Isotop Helium-3 ist rar und teuer. Eine chinesische Forschungsgruppe präsentiert in ihrer Studie(öffnet im neuen Fenster) ein neuartiges Metall, das Temperaturen nahe dem absoluten Nullpunkt erreicht. Helium-3 wird dafür nicht benötigt, vielmehr werden die magnetischen Eigenschaften der neuartigen Legierung genutzt, um den gewünschten Kühlungseffekt zu erzielen.
Für den Betrieb von Quantencomputern oder die Erforschung supraleitender Materialien sind Temperaturen von unter 1 Kelvin (weniger als -272,15 °C), also im Bereich von Millikelvin, unerlässlich. Diese Temperaturen können fast ausschließlich durch die sogenannte Mischungskühlung mit Helium-3 erreicht werden.
Auf der Erde ist Helium-3 jedoch sehr rar. Zwar soll es das Isotop auf dem Mond in ausreichenden Mengen geben, jedoch sind die dafür notwendigen Schürfverfahren und die logistische Infrastruktur für den Transport zur Erde noch in Entwicklung.
Der suprasolide Quantenmagnet aus China
Eine Alternative könnte die neue Metalllegierung vom Forschungsteam des Instituts für Physik der Chinesischen Akademie der Wissenschaften (Cas) liefern. Ihr Material ermöglicht die notwendige Kühlung durch einen magnetischen Prozess. Dafür entwickelten sie eine spezielle kobaltbasierte Verbindung, die als suprasolider Quantenmagnet beschrieben wird.
Neben Kobalt mischte das Team aus Wissenschaftlern aus Hefei und Shanghai auch noch die Elemente Europium und Aluminium miteinander (EuCo2Al9; kurz: ECA). Das Prinzip dahinter ist die adiabatische Entmagnetisierung (ADR). Das Material wird in einem Magnetfeld ausgerichtet und die dabei entstehende Wärme abgeführt. Wird das Magnetfeld entfernt, sinkt die Temperatur des Materials rapide ab.
Unabhängigkeit von Helium-3
In den Experimenten erreichte die Legierung eine Rekordtemperatur von 106 Millikelvin (mK). Ihre Wärmeleitfähigkeit sei zudem 50- bis 100-mal besser als bei herkömmlichen Materialien. Das Material selbst erscheint optisch als markante, magentafarbene Kristalle. China gewinnt mit diesem Durchbruch ein Stück technologische Souveränität, da das Land bisher auf Importe von Helium-3 aus den USA, Katar oder Australien angewiesen war.
"Diese Entdeckung könne die Forschung massiv vorantreiben", teilt Sun Peijie mit(öffnet im neuen Fenster), einer der Mitautoren der Studie. Die Forscher hoffen, dass das Material bald die Basis für eine neue Generation von trockenen Kühlsystemen bildet, die den Quantentechnologie-Markt revolutionieren könnten.
Der Verzicht auf die knappe Ressource Helium-3 soll die Betriebskosten für kryogene Anlagen deutlich reduzieren. Zudem sind ADR-Kühlsysteme potenziell kleiner und sollen dadurch leichter zu warten sein als komplexe Flüssiggassysteme. Das macht den Einsatz in Satelliten oder mobilen Quantencomputern attraktiv.
Zwar sind 106 mK für die Forschung ausreichend, jedoch benötigen viele kommerzielle Quantencomputer wie die von IBM oder Google Temperaturen von etwa 10-20 mK. Für die kältesten Anwendungen muss das System noch weiter optimiert oder mit anderen Stufen kombiniert werden. Zudem erfordert die adiabatische Entmagnetisierung starke Magnetfelder für den Start des Zyklus. Die Kompaktheit des Systems hängt damit stark von der Entwicklung effizienter supraleitender Magnete ab, die das System umgeben.
Zur Studie
Die Studie wurde am 11. Februar 2026 in der Fachzeitschrift Nature veröffentlicht: Giant magnetocaloric effect and spin supersolid in a metallic dipolar magnet(öffnet im neuen Fenster) (Riesiger magnetokalorischer Effekt und Spin-Supersolid in einem metallischen dipolaren Magneten).