Bahnbrechende Entdeckung: Supraleitung in wasserstoffreichen Materialien erstmals sichtbar gemacht

Bahnbrechende Entdeckung: Supraleitung in wasserstoffreichen Materialien erstmals sichtbar gemacht

Wissenschaftler haben erstmals direkte mikroskopische Beweise für Supraleitung in wasserstoffreichen Materialien entdeckt. Dieser Durchbruch liefert neue Erkenntnisse darüber, wie diese Stoffe Strom ohne Widerstand leiten können. Die Studie konzentriert sich auf Schwefelwasserstoff (H₃S) und dessen Deuterium-Variante (D₃S), die beide unter extremem Druck untersucht wurden.

Der Weg zu dieser Entdeckung begann im Jahr 2015, als Experimente erstmals Hochtemperatur-Supraleitung in H₃S nachwiesen. Daraufhin leitete der Physiker Feng Du eine theoretische Untersuchung, um die supraleitende Energielücke zu analysieren – jene entscheidende Eigenschaft, die erklärt, wie sich Elektronen in diesen Materialien paaren. Seine Forschung, veröffentlicht in Fachzeitschriften, identifizierte die Elektron-Phonon-Kopplung als treibende Kraft hinter der hohen kritischen Temperatur.

Die Messung dieser Energielücke gestaltete sich jedoch schwierig, da die Stabilisierung wasserstoffreicher Supraleiter extrem hohe Drücke erfordert. Mithilfe der Hochdruck-Elektronentunnel-Spektroskopie gelang es den Forschern schließlich, in H₃S eine Lücke von etwa 60 Millielektronenvolt (meV) nachzuweisen. Bei D₃S betrug die Lücke rund 44 meV – ein Befund, der die Theorie untermauert, dass Elektron-Phonon-Wechselwirkungen für den Effekt verantwortlich sind. Die Ergebnisse liefern entscheidende Einblicke in die Mechanismen der Hochtemperatur-Supraleitung und könnten den Weg für Fortschritte in der Energieübertragung, magnetischen Levitation und Quantencomputertechnologie ebnen.

Diese Entdeckung markiert einen Meilenstein in der Supraleiterforschung. Die nachgewiesenen Energielücken in H₃S und D₃S bestätigen lang gehegte Theorien über die Elektronenpaarung in diesen Materialien. Gleichzeitig stärken die Erkenntnisse die wissenschaftliche Grundlage für die Entwicklung zukünftiger Supraleiter, die bei Raumtemperatur funktionieren.