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WISSENSCHAFT IM TREND: Nach einem Jahrhundert des Wartens ist der weltweit erste Zimmertemperatursupraleiter da

Der erste Supraleiter, der bei Zimmertemperatur funktioniert, wurde von Forschenden entdeckt.

Grundlagenforschung

Supraleiter leiten Strom ohne Widerstand und ermöglichen so einen Stromfluss ohne Energieverlust. Ein Großteil der erzeugten Energie geht aufgrund von elektrischem Widerstand als Wärme verloren. Alle bisher entdeckten Supraleiter mussten Materialien auf sehr niedrige Temperaturen abkühlen. Diese niedrigeren Temperaturen machen sie für die meisten Anwendungen nutzlos. Außerdem sind sie dadurch kostspielig in der Wartung und Ausweitung auf andere mögliche Anwendungen.

Ein Riesenschritt für Supraleitung

Stellen Sie sich eine Welt vor, in der Supraleitung das Stromnetz verwandelt, in der Technologie Elektronik und Transport verändert, in der Materialien mit unseren Elektrogeräten und Stromnetzen verkabelt werden. Wir würden enorme Mengen Energie einsparen und gleichzeitig Stromkreise an kleinen Orten, wie unseren Taschen, verpacken. Supraleitung könnte eine Vielzahl von Anwendungen revolutionieren, von Schwebebahnen bis hin zu medizinischer Bildgebung. Die Suche nach Materialien, die bei höheren Temperaturen supraleitungsfähig sind, läuft seit mehr als einem Jahrhundert. Das Warten hat jetzt ein Ende. Nun wurde eine Supraleiter-Verbindung hergestellt, die bei angenehmen 15 °C funktioniert; damit bricht sie den vorherigen Rekord von – 23 °C. Die Ergebnisse wurden in der Zeitschrift „Nature“ veröffentlicht. „Aufgrund der Einschränkungen niedrigerer Temperaturen haben Materialien mit solch außergewöhnlichen Eigenschaften die Welt noch nicht ganz so verändert, wie viele es sich vorgestellt hätten“, so Ranga Dias, Dozent für Maschinenbau sowie Physik und Astronomie an der University of Rochester in New York, gegenüber der „BBC“. „Unsere Entdeckung wird diese Grenzen jedoch einreißen und viele machbare Anwendungen ermöglichen.“ Der Forschungsleiter Dias merkt an, dass Zimmertemperatursupraleiter „definitiv die uns bekannte Welt ändern können“.

Einreißen der lang ersehnten Zimmertemperaturgrenze

Bei der Herstellung des Supraleiters haben die Forschenden eine Mischung von drei Elementen untersucht: Kohlenstoff, Wasserstoff und Schwefel. Sie kombinierten diese Elemente zu einem kohlenstoffhaltigen Schwefel-Hybrid-Material. Die Probe wurde zwischen zwei Diamanten gepresst und mit Lasern bestrahlt, um chemische Reaktionen hevorzurufen. Dann hat das Forschungsteam es auf Supraleitung gemessen. Der Druck lag bei etwa dem 2,6 Millionen-Fachen des Drucks der Erdatmosphäre, mit Temperaturen von etwa 15 °C. Das Team entdeckte, dass der elektrische Widerstand verschwunden war. Dias will nun Möglichkeiten finden, Zimmertemperatursupraleiter mit geringerem Druck zu erzeugen. Dadurch können sie kosteneffizienter in großen Mengen hergestellt werden. „Mit dieser Art Technologie kann die Gesellschaft zu einer Supraleitungsgesellschaft werden, in der Batterien überflüssig werden“, kommentiert Mitautor Ashkan Salamat von der University of Nevada, Las Vegas. „Dies könnte sich als Spitze eines Eisberges einer weiteren Reihe an Entdeckungen herausstellen“, fügte Russell Hemley, Professor der Chemie und Physik an der University of Illinois in Chicago, der an der Forschung beteiligt war, gegenüber „The New York Times“ hinzu. „Die wirklich interessante Frage lautet: Wo ist die Grenze?“, beobachtete Hemley. „Und welche Mechanismen fungieren bei diesen extrem hohen Temperaturen? Denn das ist wirklich eine offene Frage.“

Schlüsselbegriffe

Supraleiter, Supraleitung, Zimmertemperatur, Temperatur, kohlenstoffhaltiger Schwefel-Hybrid