Durchbruch: Erste direkte Beweise für Supraleitung in wasserstoffreichen **Materialien** entdeckt
Durchbruch: Erste direkte Beweise für Supraleitung in wasserstoffreichen **Materialien** entdeckt
Wissenschaftler haben die ersten direkten mikroskopischen Beweise für Supraleitung in wasserstoffreichen Materialien entdeckt. Mithilfe der Hochdruck-Elektronentunnel-Spektroskopie wiesen sie eine supraleitende Energielücke sowohl in H₃S als auch in dessen Deuterium-Äquivalent D₃S nach. Die Ergebnisse liefern neue Klarheit darüber, wie diese Materialien unter extremen Bedingungen widerstandslosen Stromfluss erreichen.
Der Durchbruch begann mit der Entdeckung im Jahr 2015, dass H₃S bei 203 Kelvin (-70 °C) supraleitend wird – eine Rekordtemperatur für dieses Phänomen. Dies weckte Hoffnungen auf Supraleitung bei Raumtemperatur, bei der Materialien Strom ohne Energieverlust leiten könnten. Nun haben Forscher die supraleitende Energielücke gemessen, eine entscheidende Eigenschaft, die zeigt, wie sich Elektronen paaren, um diesen Zustand zu ermöglichen.
Die Lücke in H₃S betrug etwa 60 Millielektronenvolt (meV), während sie in D₃S bei rund 44 meV lag. Dieser Unterschied stützt die Theorie, dass Elektron-Phonon-Wechselwirkungen – bei denen sich Elektronen über Schwingungen im Kristallgitter paaren – die Supraleitung in diesen Materialien antreiben. Die kleinere Lücke in D₃S entspricht den Vorhersagen, da die schwereren Deuterium-Atome diese Wechselwirkungen verändern. Die für extreme Drücke angepasste Elektronentunnel-Spektroskopie ermöglichte es den Wissenschaftlern, diese Lücken direkt zu untersuchen. Die Methode bietet einen Einblick in den supraleitenden Zustand und zeigt, wie sich Elektronen verhalten, wenn der Widerstand verschwindet. Größe und Symmetrie der Lücken geben zudem Hinweise auf die zugrundeliegenden Paarungsmechanismen, die weiterhin im Fokus der Forschung stehen. Es handelt sich um die ersten Messungen dieser Art in wasserstoffreichen Supraleitern. Die Ergebnisse untermauern die Suche nach ähnlichen Materialien, die eines Tages die Energietechnologie revolutionieren könnten.
Die Entdeckung bestätigt, dass H₃S und D₃S Supraleitung durch Elektron-Phonon-Kopplung aufweisen – ein Mechanismus, der lange vermutet, nun aber direkt beobachtet wurde. Mit einem besseren Verständnis der Energielücken können Forscher Theorien verfeinern und nach noch leistungsfähigeren Supraleitern suchen. Die Erkenntnisse bringen praktische Anwendungen wie verlustfreie Stromnetze und fortschrittliche Energiespeicher der Realität einen Schritt näher.
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