Bahnbrechender Nachweis: Supraleitung in Wasserstoffverbindungen erstmals direkt beobachtet
Ditmar Weller
Bahnbrechender Nachweis: Supraleitung in Wasserstoffverbindungen erstmals direkt beobachtet
Wissenschaftler haben erstmals direkte mikroskopische Beweise für Supraleitung in wasserstoffreichen Materialien entdeckt. Der Durchbruch stammt aus einer Studie, die am 23. April 2025 im Fachmagazin Nature veröffentlicht wurde und von Forschern des Max-Planck-Instituts für Chemie geleitet wurde. Ihre Erkenntnisse liefern entscheidende Details darüber, wie sich Elektronen in diesen Hochdruck-Supraleitern paaren.
Das Team nutzte hochauflösende Elektronentunnel-Spektroskopie unter extremem Druck, um die supraleitende Energielücke in H₃S und D₃S zu messen. Diese Lücke – eine zentrale Eigenschaft – zeigt, wie Elektronen in einem Supraleiter Paare bilden. In H₃S betrug die gemessene Lücke etwa 60 Millielektronenvolt (meV), während sie in D₃S mit 44 meV kleiner ausfiel. Der Unterschied stützt die These, dass Wechselwirkungen zwischen Elektronen und Gitterschwingungen (Elektron-Phonon-Kopplung) die Supraleitung in diesen Materialien antreiben.
Die Messung solcher Energielücken in wasserstoffreichen Verbindungen gilt als äußerst schwierig. Die Experimente erfordern extreme Drücke, die oft 150 Gigapascal (GPa) übersteigen. Feng Du, der Erstautor der Studie, arbeitete unter der Leitung von Vasily Minkov, dem Projektleiter für Hochdruckchemie und -physik am Institut.
Diese Entdeckung baut auf Jahren der Forschung zu hydridbasierten Supraleitern auf. Seit 2020 untersuchen Wissenschaftler Materialien wie LaH₁₀, YH₆/YH₉, CeH₉ und kohlenstoffhaltiges Schwefelhydrid (CSH) unter ähnlichen Hochdruckbedingungen. Diese Verbindungen zeigten supraleitende Übergangstemperaturen von bis zu 288 Kelvin und verschieben damit die Grenzen dessen, was einst für möglich gehalten wurde.
Cashback bei deinen
Lieblingsrestaurants und Services
Kaufe Gutscheine und spare in deinen Lieblingsorten in deiner Nähe
Die Ergebnisse liefern den ersten direkten Nachweis von Supraleitung in H₃S und D₃S auf mikroskopischer Ebene. Die gemessenen Energielücken helfen, langjährige Theorien über die Elektronenpaarung in diesen Materialien zu bestätigen. Die Arbeit könnte den Weg für weitere Fortschritte in der Erforschung von Hochtemperatur-Supraleitern ebnen.
