Durchbruch bei Supraleitung: Wie H₃S Strom ohne Widerstand leitet
Adriana HaufferDurchbruch 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.
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.






