Durchbruch bei Hochtemperatur-Supraleitern: Forscher messen entscheidende Energielücke
Annerose Kensy
Durchbruch bei Hochtemperatur-Supraleitern: Forscher messen entscheidende Energielücke
Forscher haben Fortschritte beim Verständnis von Hochtemperatur-Supraleitern erzielt, indem sie eine zentrale Eigenschaft in wasserstoffreichen Materialien gemessen haben. Mit fortschrittlichen Techniken konnten Wissenschaftler die supraleitende Energielücke in H₃S und D₃S unter extremem Druck nachweisen. Diese Erkenntnisse bringen Experten einen Schritt näher daran, zu erklären, wie solche Materialien elektrischen Strom ohne Widerstand bei nahezu Raumtemperatur leiten können.
Supraleiter wie H₃S und D₃S verlieren ihren elektrischen Widerstand, wenn sie unter eine kritische Temperatur (Tc) abgekühlt werden. H₃S erreicht diesen Zustand beispielsweise bei etwa 203 Kelvin unter einem Druck von 155 Gigapascal (GPa). Allerdings gestaltet sich die Erforschung dieser Materialien schwierig, da sie sich nur unter derart extremen Bedingungen bilden.
Die Forscher nutzten Hochdruck-Elektronentunnel-Spektroskopie, um die supraleitende Energielücke zu messen – ein entscheidender Indikator dafür, wie sich Elektronen paaren, um Supraleitung zu ermöglichen. In H₃S betrug diese Lücke etwa 60 Millielektronenvolt (meV). D₃S, eine auf Deuterium basierende Variante, wies hingegen eine kleinere Lücke von rund 44 meV auf. Dieser Unterschied stützt die Theorie, dass Elektron-Phonon-Wechselwirkungen die Supraleitung in diesen Verbindungen antreiben.
Andere hydridbasierte Supraleiter wie LaH₁₀ sowie YH₉ und YH₆ zeigen ebenfalls hohe Tc-Werte von über 200 Kelvin bei Drücken zwischen 170 und 200 GPa. Stand Anfang 2026 wurde kein anderes Material zuverlässig bestätigt, das diese Schwelle übertrifft. Diese Entdeckungen unterstreichen das Potenzial wasserstoffreicher Verbindungen bei der Suche nach Supraleitern, die bei Raumtemperatur funktionieren.
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Der Nachweis der supraleitenden Energielücke in H₃S und D₃S liefert klarere Einblicke in ihr Verhalten unter extremen Bedingungen. Die Forschung bringt Wissenschaftler einen Schritt weiter bei der Entwicklung praktischer Supraleiter für Anwendungen wie Energieübertragung und -speicherung. Weitere Studien könnten helfen, noch höhere Übergangstemperaturen in ähnlichen Materialien zu erschließen.
