Bahnbrechender Nachweis: Supraleitung in wasserstoffreichen Materialien erstmals direkt beobachtet
Moritz Neumann
Bahnbrechender Nachweis: Supraleitung in wasserstoffreichen Materialien erstmals direkt beobachtet
Wissenschaftler haben erstmals direkte mikroskopische Beweise für Supraleitung in wasserstoffreichen Materialien entdeckt. Der Durchbruch gelang durch die Messung der supraleitenden Energielücke in Verbindungen wie H₃S und D₃S. Diese Erkenntnisse könnten Forscher dem Ziel der Supraleitung bei Raumtemperatur einen Schritt näherbringen.
Ein Team um die Wissenschaftler Koelbl, Stecher, Kuse, Shimizu, Shirage und Kihlgren nutzte Tunnel-Spektroskopie, um H₃S unter extremem Druck zu untersuchen. Ihre 2017 in Physical Review Letters veröffentlichte Studie zeigte eine supraleitende Energielücke von etwa 60 Millielektronenvolt (meV) – ein entscheidender Indikator dafür, wie sich Elektronen in einem Supraleiter paaren.
Mit derselben Methode wies das Team in D₃S eine kleinere Lücke von 44 meV nach. Der Unterschied stützt die Theorie, dass Elektron-Phonon-Wechselwirkungen die Supraleitung in diesen Materialien antreiben. Die Messung solcher Lücken ist schwierig, da die Verbindungen nur unter sehr hohem Druck entstehen.
Um diese Hürde zu überwinden, entwickelte das Team eine anpassbare Elektronen-Tunneltechnik. Diese Innovation ermöglicht präzise Messungen selbst unter extremen Bedingungen. Supraleiter wie H₃S und LaH₁₀, die bei vergleichsweise hohen Temperaturen funktionieren, gelten als wichtige Zwischenschritte auf dem Weg zu Materialien, die möglicherweise bei Raumtemperatur arbeiten könnten.
Supraleiter leiten Strom ohne Widerstand und sind daher von großem Wert für die Energieübertragung, -speicherung und andere Hochtechnologien. Die Entdeckung der Energielücke in H₃S und D₃S liefert entscheidende Einblicke in ihr Verhalten.
Die Ergebnisse bestätigen die Existenz von Supraleitung in wasserstoffreichen Materialien auf mikroskopischer Ebene. Die gemessenen Energielücken in H₃S und D₃S helfen zu erklären, wie diese Verbindungen unter hohem Druck funktionieren. Die Forschung bringt die Wissenschaftler dem Ziel praktischer, bei Raumtemperatur arbeitender Supraleiter einen Schritt näher.
