Echter Meilenstein mit Haken: Supraleiter bei Raumtemperatur möglich

Von John Woll am 14.10.2020 20:36 Uhr
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Sie gelten als Material mit revolutionärem Potenzial für viele Bereiche: Supraleiter. Jetzt konnten Wissenschaftlern einen Meilenstein erreichen, nach dem mehr als 100 Jahre geforscht wurde: Supraleiter bei Raum­tem­peraturen. Das neue Verfahren erfordert extremen Druck.

Seit der Entdeckung im Jahr 1911 fasziniert die Supraleitfähigkeit von Materialien die Wis­senschaft aufgrund von zwei Eigenschaften: Ohne elektrischen Widerstand können Elektro­nen ohne Verluste fließen, außerdem kommt es zu einer Abstoßung von Magnetfeldern. Diese Eigenschaften führen dazu, dass Supraleiter in Magnetresonanztomographen (MRT) und Kernspinresonanzgeräten (NMR), Teilchenbeschleunigern und anderen fortschrittlichen Technologien wie Quantensupercomputern zum Einsatz kommen. Das Problem: Erst bei sehr niedrigen Temperaturen kommt es zur Supraleitfähigkeit.

"Die Kosten, um diese Materialien bei kryogenen Temperaturen zu halten, sind so hoch, dass man nicht wirklich den vollen Nutzen daraus ziehen kann", so Ranga Dias, Professor für Physik und Maschinenbau. Genau hier hat jetzt Dias in seinem Labor an der Universität Rochester einen Durchbruch erreicht, der von Beobachtern als "Paradigmenwechsel" be­zeichnet wird - und ihn auf die Titelseite der renommierten Fachzeitschrift Nature gebracht hat. Mit einem Team aus Ingenieuren und Physikern ist es gelungen, zum ersten Mal ein Material zu schaffen, das bei über null Grad supraleitend ist.

Das Rezept: Dias und sein Team hatten Wasserstoff mit Kohlenstoff und Schwefel in einer sogenannten Diamantstempelzelle - eine Maschine zur Komprimierung kleiner Material­proben bei sehr großem Druck - so kompri­miert, dass ein kohlenstoffhaltiges Schwefel­hydrid entstand, das bei 15 Grad Celsius zum Supraleiter wird. Der große Haken: Bei dem Verfahren wurde ein extrem hoher Druck von 267 Gigapascal ausgeübt. Dias sieht große Hoffnung durch eine "Abstimmung der Zusammensetzung der Kombination von Elementen", die bisher hohen Anforderungen an den Druck deutlich absenken zu können.

Viele mögliche Anwendungen

Phys führt in seinem Bericht dann einige Beispiele an, die aufzeigen, was Raumtem­pe­ra­tur-Supraleiter möglich machen:


Auch das Forscherteam malt hier schöne Zukunftsszenarien: "Wir leben in einer Halbleiterge­sellschaft, und mit dieser Art von Technologie können Sie die Gesellschaft in eine supralei­tende Gesellschaft verwandeln, in der Sie nie wieder Dinge wie Batterien benötigen", sagt Ashkan Salamat von der Universität von Nevada in Las Vegas, Mitautor der Entdeckung.
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