Durchbruch in der Supraleitung: Neue Erkenntnisse zu H₃S und D₃S unter Extremdruck
Claudius Stadelmann
Durchbruch in der Supraleitung: Neue Erkenntnisse zu H₃S und D₃S unter Extremdruck
Forscher haben neue Details über Supraleitung in wasserstoffreichen Materialien enthüllt. Mit Hilfe der Hochdruck-Tunnelspektroskopie maßen Wissenschaftler die Energielücken in H₃S und D₃S – zwei Verbindungen, die für ihre supraleitenden Eigenschaften bekannt sind. Die Ergebnisse liefern wichtige Erkenntnisse darüber, wie diese Materialien Strom ohne Widerstand bei ungewöhnlich hohen Temperaturen leiten.
Die Studie zeigte, dass H₃S eine supraleitende Energielücke von etwa 60 Millielektronenvolt (meV) aufweist. Bei D₃S ist diese Lücke mit rund 44 meV kleiner. Dieser Unterschied stützt die Theorie, dass Wechselwirkungen zwischen Elektronen und Phononen eine zentrale Rolle für die Supraleitung von H₃S spielen.
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Hochtemperatur-Supraleiter wie H₃S und LaH₁₀ funktionieren oberhalb des Siedepunkts von flüssigem Stickstoff. Seit der Entdeckung von H₃S im Jahr 2015 untersuchen Forscher hydridbasierte Supraleiter unter extremem Druck – oft über 200 Gigapascal. Neben der Tunnelspektroskopie kommen dabei Methoden wie Röntgenbeugung, Raman-Spektroskopie und Messungen des elektrischen Widerstands zum Einsatz.
Dr. Mikhail Eremets, eine führende Persönlichkeit auf dem Gebiet der Hochdruck-Supraleitung, bezeichnete diese Arbeit als "die wichtigste Studie zur Wasserstoff-Supraleitung seit der Entdeckung von H₃S im Jahr 2015". Das Team plant nun, die Tunnelmethode auf andere Hydrid-Supraleiter anzuwenden, um die Faktoren zu identifizieren, die Supraleitung bei noch höheren Temperaturen ermöglichen.
Die Entdeckung der supraleitenden Energielücke in H₃S und D₃S vertieft das Verständnis von Hochtemperatur-Supraleitung. Diese Materialien könnten eines Tages Technologien für die Energieübertragung und -speicherung revolutionieren. Künftige Forschungen werden sich darauf konzentrieren, diese Erkenntnisse auf andere Hydridverbindungen unter extremen Bedingungen zu übertragen.
