Forscher entschlüsseln Geheimnis der Supraleitung in wasserstoffreichen Materialien
Friedrich-Wilhelm Wernecke
Forscher entschlüsseln Geheimnis der Supraleitung in wasserstoffreichen Materialien
Forschende haben neue Details über Supraleitung in wasserstoffreichen Materialien enthüllt. Eine in Nature am 23. April 2025 veröffentlichte Studie präsentiert die ersten direkten Messungen der supraleitenden Energielücke in H₃S und seinem Deuterium-Pendant D₃S. Dieser Durchbruch liefert entscheidende Belege dafür, wie diese Materialien bei extremem Druck widerstandslosen Stromfluss erreichen.
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Die von Vasily Minkov am Max-Planck-Institut für Chemie geleitete Forschung nutzte Hochdruck-Elektronentunnel-Spektroskopie, um die supraleitende Lücke zu messen – eine Eigenschaft, die zeigt, wie sich Elektronen in einem Supraleiter paaren. Das Team ermittelte eine Lücke von etwa 60 Millielektronenvolt (meV) in H₃S und 44 meV in D₃S.
Die Messung dieser Lücken gestaltet sich schwierig, da wasserstoffreiche Supraleiter nur unter enormem Druck entstehen. Seit der Entdeckung von H₃S im Jahr 2015 haben Wissenschaftler:innen weitere Hydride wie LaH₁₀, YH₆/YH₉ und kohlenstoffhaltiges Schwefelhydrid mit Methoden wie Diamantstempelzellen und Röntgenbeugung untersucht.
Die kleinere Lücke in D₃S stützt die These, dass Elektron-Phonon-Wechselwirkungen die Supraleitung in diesen Materialien antreiben. Feng Du, Erstautor der Studie, und das Team liefern damit den ersten mikroskopischen Nachweis für Supraleitung in wasserstoffreichen Verbindungen.
Die Untersuchung bestätigt die supraleitenden Eigenschaften von H₃S und D₃S durch direkte Messungen der Energielücke. Diese Ergebnisse vertiefen das Verständnis von Hochtemperatur-Supraleitung in Hydriden. Künftige Forschungen könnten nun erkunden, wie sich diese Materialien bei niedrigerem Druck stabilisieren lassen, um praktische Anwendungen zu ermöglichen.
