Durchbruch in der Supraleitung: Erstmals direkte Beweise in wasserstoffreichen Materialien entdeckt
Lissi Stiebitz
Durchbruch in der Supraleitung: Erstmals direkte Beweise in wasserstoffreichen Materialien entdeckt
Wissenschaftler haben erstmals direkte mikroskopische Beweise für Supraleitung in wasserstoffreichen Materialien entdeckt. Der Durchbruch stammt aus einer Studie unter der Leitung des Max-Planck-Instituts für Chemie in Mainz, bei der eine supraleitende Energielücke in Schwefelwasserstoff (H₃S) nachgewiesen wurde. Diese Entdeckung markiert einen bedeutenden Schritt vorwärts auf der Suche nach Supraleitern, die bei Raumtemperatur und niedrigerem Druck funktionieren.
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Die in der Fachzeitschrift Nature am 23. April 2025 veröffentlichte Forschung wird als der bedeutendste Fortschritt in der Wasserstoff-Supraleitung seit der ersten Entdeckung der Supraleitung in H₃S im Jahr 2015 gefeiert. Das Team nutzte Hochdruck-Elektronentunnel-Spektroskopie, um die supraleitende Energielücke in H₃S und seinem Deuterium-Pendant D₃S zu messen. In H₃S betrug die Lücke etwa 60 Millielektronenvolt (meV), während D₃S eine kleinere Lücke von rund 44 meV aufwies. Dieser Unterschied stützt die Theorie, dass Elektron-Phonon-Wechselwirkungen die Supraleitung in diesen Materialien antreiben.
Seit der Entdeckung der Supraleitung in H₃S bei 203 Kelvin und 155 Gigapascal (GPa) im Jahr 2015 haben Forscher weitere wasserstoffreiche Verbindungen untersucht. Dazu gehören Lanthan-Decahydrid (LaH₁₀), das bei 250–260 Kelvin und 170–200 GPa supraleitend wird, sowie Yttrium-Superhydride (YH₆–YH₉) mit Übergangstemperaturen nahe 240 Kelvin bei etwa 200 GPa. Die neue Studie baut auf diesen Fortschritten auf und unterstreicht das Potenzial für praktische Hochtemperatur-Supraleiter.
Feng Du, der Erstautor der Studie, trug zu Experimenten bei, die den ersten direkten Nachweis der Energielücke in H₃S liefern. Dr. Mikhail Eremets, eine führende Persönlichkeit auf diesem Gebiet, bezeichnete die Arbeit als Meilenstein in der Wasserstoff-Supraleitungsforschung. Die Bestätigung einer supraleitenden Lücke in H₃S und D₃S stärkt die Annahme, dass Elektron-Phonon-Kopplung der Mechanismus hinter ihrer Supraleitung ist. Diese Entdeckung bringt das Ziel von Raumtemperatur-Supraleitern bei moderatem Druck der Realität einen Schritt näher. Die Ergebnisse eröffnen neue Wege für die Entwicklung von Materialien, die die Energieübertragung und -speicherung revolutionieren könnten.
