Bahnbrechende Entdeckung: Supraleitung in wasserstoffreichen Materialien erstmals direkt nachgewiesen
Mathias Hering
Bahnbrechende Entdeckung: Supraleitung in wasserstoffreichen Materialien erstmals direkt nachgewiesen
Wissenschaftler haben erstmals direkte mikroskopische Beweise für Supraleitung in wasserstoffreichen Materialien entdeckt. Der Durchbruch liefert entscheidende Details darüber, wie diese Stoffe Strom ohne Widerstand bei ungewöhnlich hohen Temperaturen leiten. Die Entdeckung könnte die Entwicklung von Technologien in der Energieübertragung und -speicherung vorantreiben.
Forscher konzentrierten sich auf zwei Materialien, H₃S und D₃S, die bei 203 Kelvin bzw. 250 Kelvin supraleitend werden – Temperaturen, die deutlich über denen herkömmlicher Supraleiter liegen. Allerdings sind sie schwer zu untersuchen, da sie sich nur unter extremem Druck bilden: H₃S erfordert über 150 Gigapascal.
Ein Team am Max-Planck-Institut für Chemie entwickelte eine spezielle Elektronentunnel-Technik, um die supraleitende Energielücke zu messen. Diese Lücke ist eine entscheidende Eigenschaft, die zeigt, wie sich Elektronen paaren, um einen widerstandsfreien Zustand zu erzeugen. Bei H₃S betrug die Lücke etwa 60 Millielektronenvolt (meV), bei D₃S rund 44 meV.
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Die kleinere Lücke in D₃S stützt die Theorie, dass Elektron-Phonon-Wechselwirkungen die Supraleitung in diesen Materialien antreiben. Seit der ersten Identifizierung von H₃S im Jahr 2015 wurden weitere wasserstoffreiche Supraleiter wie LaH₁₀ und YH₆–YH₉ entdeckt. Diese neueren Verbindungen erreichen noch höhere Übergangstemperaturen – bis zu 260 Kelvin –, benötigen aber ebenfalls extrem hohen Druck.
Die Ergebnisse liefern klare Belege dafür, wie Supraleitung in wasserstoffreichen Materialien funktioniert. Mit den nun gemessenen Energielücken in H₃S und D₃S verstehen Forscher ihr Potenzial für praktische Anwendungen besser. Diese Materialien bleiben die einzigen bekannten Supraleiter, die bei derart hohen Temperaturen arbeiten – ihre Nutzung hängt jedoch davon ab, die Druckherausforderungen zu überwinden.
