Neue Erkenntnisse zur Supraleitung in wasserstoffreichen Verbindungen

Neue Erkenntnisse zur Supraleitung in wasserstoffreichen Verbindungen

Neue Erkenntnisse zur Supraleitung in wasserstoffreichen Verbindungen

Hochdruck-Elektronentunnel-Spektroskopie enthüllt supraleitende Energielücke in H₃S und D₃S

Wissenschaftler haben erstmals direkte mikroskopische Beweise für Supraleitung in wasserstoffreichen Materialien gefunden. Mithilfe der Hochdruck-Elektronentunnel-Spektroskopie maßen sie die supraleitende Energielücke in H₃S und D₃S. Dieser Durchbruch liefert entscheidende Einblicke, wie diese Verbindungen bei ungewöhnlich hohen Temperaturen widerstandsfreien Stromfluss ermöglichen.

Wasserstoffreiche Materialien wie H₃S und LaH₁₀ sind dafür bekannt, dass sie bei Temperaturen weit über dem Siedepunkt von flüssigem Stickstoff supraleitend werden. Allerdings war die Erforschung ihrer Eigenschaften bisher schwierig, da sie sich nur unter extremem Druck bilden. Forscher haben diese Hürde nun überwunden, indem sie die supraleitende Energielücke direkt beobachteten – ein entscheidendes Merkmal, das zeigt, wie sich Elektronen paaren, um Supraleitung zu ermöglichen.

Die Messungen ergaben, dass H₃S eine vollständig geöffnete Energielücke von etwa 60 Millielektronenvolt (meV) aufweist. D₃S hingegen zeigte eine kleinere Lücke von rund 44 meV. Dieser Unterschied bestätigt langjährige Theorien, wonach Elektron-Phonon-Wechselwirkungen die Supraleitung in diesen Materialien antreiben. Supraleiter, die Strom ohne Widerstand leiten, bergen großes Potenzial für Fortschritte in der Energieübertragung, magnetischen Levitation und Quantencomputern. Die Entdeckung dieser Energielücken markiert einen bedeutenden Schritt hin zu einem vollständigen Verständnis der Hochtemperatur-Supraleitung in wasserstoffreichen Verbindungen.

Die Ergebnisse bestätigen theoretische Modelle und liefern den ersten mikroskopischen Nachweis für Supraleitung in diesen Materialien. Mit einem klareren Verständnis der Energielücken können Forscher nun praktische Anwendungen für wasserstoffreiche Supraleiter erkunden. Dies könnte zu effizienteren Technologien in Bereichen von der Energiespeicherung bis hin zu fortschrittlicher Datenverarbeitung führen.