Neue Einblicke in die Supraleitung von wasserstoffreichen Verbindungen

Neue Einblicke in die Supraleitung von wasserstoffreichen Verbindungen

Neue Erkenntnisse zur Supraleitung in wasserstoffreichen Verbindungen

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

1. April 2025

Wissenschaftler haben erstmals die supraleitende Energielücke in Schwefelwasserstoff (H₃S) gemessen. Der in Nature veröffentlichte Durchbruch liefert entscheidende Details darüber, wie dieses Material Strom bei ungewöhnlich hohen Temperaturen ohne Widerstand leitet. Die Ergebnisse bestätigen zudem theoretische Vorhersagen zum supraleitenden Verhalten unter extremem Druck.

Ein internationales Team unter der Leitung von Russell J. Hemley und Susannah M. Dorfman nutzte die Hochdruck-Elektronentunnel-Spektroskopie, um H₃S und dessen deuteriertes Pendant D₃S zu untersuchen. Mit dieser Methode konnten sie die Energielücke beobachten – eine zentrale Eigenschaft, die erklärt, wie sich Elektronen in Supraleitern paaren.

Die Messungen zeigten, dass H₃S eine vollständig ausgebildete supraleitende Energielücke von etwa 60 Millielektronenvolt (meV) aufweist, während D₃S eine kleinere Lücke von rund 44 meV aufwies. Dieser Unterschied stützt eine lang gehegte Theorie zum Mechanismus der Supraleitung in wasserstoffreichen Verbindungen. Materialien wie H₃S oder Lanthan-Decahydrid (LaH₁₀) werden bei Temperaturen supraleitend, die weit über dem Siedepunkt von flüssigem Stickstoff liegen. Solche Hochtemperatur-Supraleiter könnten die Energieübertragung, -speicherung und andere Technologien revolutionieren, indem sie den elektrischen Widerstand eliminieren.

Die Studie liefert die erste direkte Messung der supraleitenden Energielücke in H₃S und D₃S. Die Ergebnisse helfen zu erklären, warum wasserstoffreiche Materialien bei hohen Temperaturen supraleitend werden, und ebnen den Weg für weitere Forschungen zu ihren potenziellen Anwendungen in Energie und Technik.