Lag der bisherige Rekord für den verlustfreien Stromtransport bei minus 109 Grad Celisius habe diese Temperatur Forscher im deutschen Mainz auf minus 70 Grad Celisius verbessern können.

 

In einem Hochdruck-Experimenten liess sich eine Supraleitung bereits bei minus 70 Grad Celsius erreichen. Das Ziel von Forschergruppen auf der ganzen Welt sind Materialien, die bereits bei Zimmertemperatur supraleitend werden. Die Experimente mit dem Temperaturrekord der Mainzer Physiker stellen einen wichtigen Meilenstein auf dem Weg zu Supraleitung bei Raumtemperatur dar, wie die Forscher um Mikhail Eremets vom Max-Planck-Institut für Chemie im britischen Fachblatt „Nature“ berichten. Der bisherige Rekord lag bei minus 109 Grad.

The long-standing quest to find a material that can conduct electricity without resistance at room temperature may have taken a decisive step forward. Scientists in Germany have observed the common molecule hydrogen sulfide superconducting at a record-breaking 203 kelvin (–70 ˚C) when subjected to very high pressures. The result confirms preliminary findings released by the researchers late last year, and is said to be corroborated by data from several other groups.

 

Some physicists urge caution, however. Ivan Schuller at the University of California in San Diego, says that the results "look promising" but are not yet watertight. However, Antonio Bianconi, director of the Rome International Center for Materials Science Superstripes (RICMASS), thinks that the evidence is compelling. He describes the findings as "the main breakthrough" in the search for a room-temperature superconductor since the 1986 discovery of superconductivity in cuprates — exotic ceramic compounds that exhibit the phenomenon up to 164 K.

 

Last December1, Mikhail Eremets and two other physicists at the Max Planck Institute for Chemistry in Mainz reported that they had discovered hydrogen sulfide superconducting below 190 K. When they placed a 10 micrometre-wide sample of the material in a diamond-anvil cell and subjected it to a pressure of about 1.5 million atmospheres, they found that its electrical resistance dropped by more than a factor of 1,000 when cooled below the threshold, or 'critical', temperature.

 

Supraleiter bieten ein enormes Anwendungspotenzial, nicht nur in der Energietechnik. Unterhalb einer charakteristischen Temperatur verlieren sie abrupt jeden elektrischen Widerstand und lassen Strom völlig verlustfrei passieren. Alle bekannten Supraleiter müssen jedoch tiefgekühlt werden. Forschergruppen auf der ganzen Welt suchen nach Materialien, die bereits bei Zimmertemperatur supraleitend werden.

Die bisherigen Rekordhalter aus der Gruppe der sogenannten Hochtemperatur-Supraleiter sind allesamt keramische Verbindungen. In ihnen läuft die Supraleitung anders ab als in metallischen Materialien. Wie keramische Supraleiter genau funktionieren, ist noch nicht im Detail verstanden.

Die Mainzer Max-Planck-Forscher hatten gemeinsam mit Kollegen der Universität Mainz mit Schwefelwasserstoff (H2S) experimentiert. Setzten sie die Verbindung einem extrem hohen Druck von 1,5 Millionen Atmosphären aus, wurde die normalerweise elektrisch isolierende Substanz ein metallischer Leiter und verlor bereits bei minus 70 Grad jeden elektrischen Widerstand.

Forscher nennen einen solchen Wert auch die Sprungtemperatur eines Stoffes. „Mit unseren Experimenten haben wir einen neuen Rekord für die Temperatur aufgestellt, bei der ein Material supraleitend wird“, betont Eremets in einer Mitteilung der Max-Planck-Gesellschaft.

Ebenso bedeutend ist, dass es sich bei dem untersuchten Schwefelwasserstoff um ein Beispiel konventioneller, metallischer Supraleitung handelt, wie der Physiker erläutert. „Denn für die Sprungtemperatur konventioneller Supraleiter gibt es theoretisch keine Grenze, und unsere Experimente lassen hoffen, dass es sogar bei Raumtemperatur Supraleitung gibt.”

Immerhin handelt es sich bei der Sprungtemperatur von Schwefelwasserstoff bereits um eine Temperatur, die natürlicherweise auf der Erde vorkommt, wie Igor Mazin vom Forschungslabor der US-Marine in einem Begleitkommentar in „Nature“ schreibt. Dennoch dürfte die Verbindung nicht in der Praxis Verwendung finden. Denn abgesehen davon, dass sie nach faulen Eiern stinkt, benötigt sie einen Druck von 150 Gigapascal, um die Supraleitung aufrecht zu erhalten – das entspricht dem Druck im äußeren Erdkern, mehr als 3000 Kilometer unter der Oberfläche.

 

„Unsere Untersuchung an Schwefelwasserstoff zeigt aber, dass viele wasserstoffreiche Materialien eine hohe Sprungtemperatur besitzen können, erläutert Eremets. Die Forscher setzen darauf, dass ihre Entdeckung den Weg zu anderen potenziellen Supraleitern weist, die auch ohne Hochdruck funktionieren. „Möglicherweise gibt es Polymere oder andere wasserstoffreiche Verbindungen, die sich auf andere Weise metallisch machen lassen und bei Raumtemperatur supraleitend werden”, hofft Eremets.

 

Quellen

http://www.mpg.de/9362409/supraleitung-schwefelwasserstoff-hochdruck

http://www.nature.com/news/superconductivity-record-bolstered-by-magnetic-data-1.17870

 

07.09.2015 | 11999 Aufrufe

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