Durchbruch: Forscher beweisen Supraleitung in Wasserstoffverbindungen unter Extremdruck
Darko Carsten
Durchbruch: Forscher beweisen Supraleitung in Wasserstoffverbindungen unter Extremdruck
Wissenschaftler haben direkte Beweise für Supraleitung in wasserstoffreichen Materialien unter extremem Druck entdeckt. Eine neue Studie unter der Leitung des Max-Planck-Instituts für Chemie in Mainz zeigt die supraleitende Energielücke in H₃S und D₃S – zwei Verbindungen, die seit Langem wegen ihres Potenzials, Strom ohne Widerstand zu leiten, erforscht werden.
Im Mittelpunkt der Entdeckung steht die supraleitende Lücke, ein entscheidendes Merkmal, das erklärt, wie sich Elektronen paaren, um einen supraleitenden Zustand zu erzeugen. Die Forscher nutzten Hochdruck-Elektronentunnel-Spektroskopie, um diese Lücke sowohl in H₃S als auch im deuteriumbasierten D₃S nachzuweisen. Die Messungen ergaben eine Lücke von etwa 60 Millielektronenvolt (meV) in H₃S und eine kleinere Lücke von 44 meV in D₃S.
Die Ergebnisse, die am 23. April 2025 in Nature veröffentlicht wurden, stützen die These, dass Elektron-Phonon-Wechselwirkungen die Supraleitung in diesen Materialien antreiben. Seit H₃S 2015 erstmals identifiziert wurde, haben Wissenschaftler Hydrid-basierte Supraleiter wie LaH₁₀, YH₆ und ThH₁₀ unter extremen Bedingungen untersucht. Frühere Studien stützten sich auf Tests zur elektrischen Widerstandsfähigkeit, Messungen der magnetischen Suszeptibilität und Röntgenbeugung, um ihre Strukturen zu bestätigen.
Feng Du war Erstautor der Studie, während Vasily Minkov als Leiter der Abteilung für Hochdruckchemie und -physik am Max-Planck-Institut das Projekt leitete. Ihre Arbeit liefert den ersten mikroskopischen Nachweis für Supraleitung in diesen wasserstoffreichen Verbindungen.
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Die Entdeckung der supraleitenden Lücke in H₃S und D₃S stärkt die Argumentation für Hydrid-Materialien als Hochtemperatur-Supraleiter. Die Ergebnisse bestätigen zudem theoretische Vorhersagen über die Rolle der Elektron-Phonon-Kopplung in ihrem Verhalten. Diese Forschung könnte künftige Experimente an ähnlichen Verbindungen unter extremem Druck leiten.
