Bahnbrechende Entdeckung: Wie Wasserstoff-Supraleiter Strom ohne Widerstand leiten

Bahnbrechende Entdeckung: Wie Wasserstoff-Supraleiter Strom ohne Widerstand leiten

Forschende haben neue Details über Hochtemperatur-Supraleiter entdeckt, insbesondere in wasserstoffreichen Materialien wie H₃S und D₃S. Mithilfe fortschrittlicher Elektronentunnel-Spektroskopie maßen Wissenschaftler die supraleitende Energielücke – eine zentrale Eigenschaft, die erklärt, wie diese Stoffe Strom ohne Widerstand leiten.

Die Studie konzentrierte sich auf H₃S und dessen Deuterium-Äquivalent D₃S, die beide für ihre Supraleitfähigkeit unter extrem hohem Druck bekannt sind. Um die Herausforderungen bei der Messung dieser Materialien unter solchen Bedingungen zu bewältigen, entwickelte das Team eine spezielle, abstimmbare Elektronentunnel-Technik. Die Ergebnisse zeigten eine supraleitende Energielücke von etwa 60 Millielektronenvolt (meV) in H₃S und 44 meV in D₃S.

Die kleinere Lücke in D₃S bestätigt theoretische Vorhersagen und deutet darauf hin, dass Wechselwirkungen zwischen Elektronen und Phononen eine entscheidende Rolle für die Supraleitfähigkeit von H₃S spielen. Diese Entdeckung liefert den ersten direkten mikroskopischen Nachweis für Supraleitung in wasserstoffreichen Verbindungen. Solche Erkenntnisse sind von großer Bedeutung, da Materialien wie H₃S und LaH₁₀ die Forschung dem Ziel der Raumtemperatur-Supraleitung näherbringen.

Supraleiter, die Strom ohne Energieverlust transportieren, könnten in Stromnetzen, Magnetschwebebahnen und Quantencomputern revolutionäre Anwendungen finden. Allerdings bleibt ihre Erforschung schwierig, da extrem hoher Druck nötig ist, um diese Materialien zu stabilisieren.

Die gemessenen Energielücken in H₃S und D₃S bieten tiefere Einblicke in die mikroskopischen Mechanismen der Supraleitung. Dieser Fortschritt unterstützt die laufenden Bemühungen, praktische Hochtemperatur-Supraleiter zu entwickeln, die die Energie- und Technologiebranche grundlegend verändern könnten.