Neue Erkenntnisse zu Supraleitung: Wie Schwefelwasserstoff Strom ohne Widerstand leitet
Frieder Lachmann
Neue Erkenntnisse zu Supraleitung: Wie Schwefelwasserstoff Strom ohne Widerstand leitet
Wissenschaftler haben neue Details über die supraleitenden Eigenschaften von Schwefelwasserstoff (H₃S) entdeckt, einem Material, das 2015 erstmals als Supraleiter identifiziert wurde. Mit fortschrittlichen Elektronentunnel-Verfahren maßen Forscher am Max-Planck-Institut für Chemie dessen supraleitende Energielücke – ein zentrales Merkmal, das erklärt, wie sich Elektronen paaren, um stromlosen Stromfluss zu ermöglichen. Dieser Durchbruch liefert frische Hinweise auf Hochtemperatur-Supraleitung in wasserstoffreichen Verbindungen.
Die Entdeckung der Supraleitung in H₃S vor fast einem Jahrzehnt markierte einen bedeutenden Schritt auf dem Weg zur Raumtemperatur-Supraleitung. Seitdem wurde gezeigt, dass andere wasserstoffreiche Materialien – wie LaH₁₀, YH₉ und verschiedene Lanthanhydride – bei Temperaturen über 200 Kelvin supraleitend werden, allerdings nur unter extremem Druck von mehr als 170 Gigapascal.
Die aktuelle Studie konzentrierte sich auf die Messung der supraleitenden Energielücke in H₃S sowie in dessen Deuterium-Variante, D₃S. Die Forscher entwickelten eine spezialisierte, abstimmbare Elektronentunnel-Spektroskopie-Methode, um diese Lücken zu untersuchen. Dabei betrug die Lücke in H₃S etwa 60 Millielektronenvolt (meV), während sie in D₃S bei rund 44 meV lag.
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Der Unterschied in der Größe der Energielücken stützt bestehende Theorien, wonach Elektron-Phonon-Wechselwirkungen die Supraleitung in diesen Materialien antreiben. Theoretische Modelle hatten bereits vorhergesagt, dass wasserstoffreiche Verbindungen bei nahe Raumtemperatur supraleitend werden könnten – diese Messungen liefern nun direkte experimentelle Belege für diesen Mechanismus.
Die Ergebnisse bestätigen die Rolle der Elektronenpaarung in H₃S und untermauern die Perspektiven wasserstoffbasierter Supraleiter. Mit weiterer Forschung könnten diese Erkenntnisse die Entwicklung von Materialien vorantreiben, die bei noch höheren Temperaturen und niedrigerem Druck supraleitend werden. Die Studie wurde in führenden wissenschaftlichen Fachzeitschriften veröffentlicht und unterstreicht das Potenzial wasserstoffreicher Verbindungen für zukünftige Technologien.
