Forscher messen supraleitende Energielücke in Wasserstoffmaterialien unter Extremdruck
Ariane Rosenow
Forscher messen supraleitende Energielücke in Wasserstoffmaterialien unter Extremdruck
Wissenschaftler haben die supraleitende Energielücke in zwei wasserstoffreichen Materialien, H₃S und D₃S, unter extremem Druck gemessen. Dieser Durchbruch liefert neue Erkenntnisse darüber, wie diese Substanzen Supraleitung erreichen – die Fähigkeit, Strom ohne Widerstand zu leiten.
Die Ergebnisse könnten Forschern helfen, der Entwicklung von Supraleitern bei Raumtemperatur einen Schritt näher zu kommen, was die Energie- und Technologiebranche revolutionieren würde.
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Wasserstoffreiche Materialien wie H₃S und D₃S gelten als vielversprechende Kandidaten für Hochtemperatur-Supraleiter. Allerdings sind sie schwer zu untersuchen, da sie sich nur unter enormem Druck bilden. Um dieses Problem zu lösen, entwickelten Forscher eine spezielle Elektronentunnel-Spektroskopie-Technik, die unter diesen extremen Bedingungen funktioniert.
Mit dieser Methode maßen sie die supraleitende Energielücke – eine entscheidende Eigenschaft, die zeigt, wie sich Elektronen paaren, um widerstandsfreien Strom zu erzeugen. Bei H₃S betrug die Lücke etwa 60 Millielektronenvolt (meV). Bei D₃S, einer ähnlichen Verbindung, in der Wasserstoff durch Deuterium ersetzt ist, lag sie bei 44 meV.
Der Unterschied in den Energielücken zwischen H₃S und D₃S stützt die Theorie, dass die Supraleitung in diesen Materialien auf Wechselwirkungen zwischen Elektronen und atomaren Schwingungen zurückgeht. Diese als Elektron-Phonon-Kopplung bekannte Hypothese wurde zwar schon lange vermutet, ließ sich aber bisher nur schwer bestätigen.
Die Entdeckung messbarer supraleitender Energielücken in H₃S und D₃S vertieft das Verständnis der Hochtemperatur-Supraleitung. Diese Materialien – zusammen mit anderen wie LaH₁₀ – bringen Wissenschaftler dem Ziel der Supraleitung bei Raumtemperatur einen Schritt näher.
Ein solcher Durchbruch hätte weitreichende Anwendungen – von verlustfreien Stromnetzen über fortschrittliche Quantencomputer bis hin zu Hochgeschwindigkeits-Magnetschwebebahnen.
