07 April 2026, 14:20

Durchbruch bei Supraleitung: Wie H₃S Strom ohne Widerstand leitet

Schwarzes und weißes Foto eines Tunnels mit einer Metallstruktur in der Mitte, Metallstangen auf der linken Seite, einer Wand auf der rechten Seite und Text unten.

Durchbruch bei Supraleitung: Wie H₃S Strom ohne Widerstand leitet

Wissenschaftler haben neue Details über Supraleitung in wasserstoffreichen Materialien unter extremem Druck aufgedeckt. Mit Hilfe fortschrittlicher Elektronentunnel-Spektroskopie maßen Forscher die supraleitende Energielücke in H₃S und D₃S – zwei Verbindungen, die für ihre Hochtemperatur-Supraleitungseigenschaften bekannt sind. Die Ergebnisse liefern klarere Belege dafür, wie diese Materialien einen widerstandsfreien Stromfluss erreichen.

Die Entdeckung der Supraleitung in H₃S bei 203 Kelvin (-70 °C) stellte einen bedeutenden Durchbruch bei der Suche nach Raumtemperatur-Supraleitern dar. Im Gegensatz zu herkömmlichen Supraleitern, die extrem tiefe Temperaturen erfordern, funktionieren H₃S und ähnliche wasserstoffreiche Verbindungen bei Temperaturen weit über dem Siedepunkt von flüssigem Stickstoff. Dies macht sie für praktische Anwendungen wie Energieübertragung und -speicherung deutlich attraktiver.

Die Messung der supraleitenden Energielücke – der entscheidenden Eigenschaft, die zeigt, wie sich Elektronen paaren – war lange eine Herausforderung. Da diese Materialien nur unter extremem Druck supraleitend werden, sind Experimente technisch äußerst anspruchsvoll. Um dies zu bewältigen, entwickelten die Forscher eine spezielle, anpassbare Elektronentunnel-Spektroskopie-Technik, die unter solchen extremen Bedingungen funktioniert.

Die Ergebnisse zeigten eine supraleitende Energielücke von etwa 60 Millielektronenvolt (meV) in H₃S. Bei D₃S, einer ähnlichen Verbindung, in der Wasserstoff durch Deuterium ersetzt ist, betrug die Lücke etwa 44 meV. Die kleinere Lücke in D₃S entspricht theoretischen Vorhersagen und untermauert die Annahme, dass Elektron-Phonon-Wechselwirkungen die Supraleitung in diesen Materialien antreiben.

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Die Studie bestätigt, dass H₃S und D₃S unterschiedliche supraleitende Energielücken aufweisen, wobei D₃S aufgrund seines schwereren Isotops einen niedrigeren Wert zeigt. Diese Messungen vertiefen das Verständnis von Hochtemperatur-Supraleitung und ihrem Potenzial für zukünftige Technologien. Zudem demonstrieren die Ergebnisse die Wirksamkeit fortschrittlicher Spektroskopie bei der Untersuchung von Materialien unter extremen Bedingungen.

Quelle