06.02.2020

Supraleitung bei Raumtemperatur?

Forscher aus Polen, der Schweiz und den USA haben eine einzigartig hohe Dichte von Wasserstoffatomen in einem Metallhydrid nachgewiesen. Das Material könnte bei Raumtemperatur und Normaldruck zum Supraleiter werden. Dies berichtete die Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt (Empa).

Das internationale Forscherteam – bestehend aus Wissenschaftern der Empa, der Universität Zürich, der polnischen Akademie der Wissenschaften (PAN), der University of Illinois in Chicago und des Oak Ridge National Laboratory (ORNL) – führte im ORNL im amerikanischen Bundesstaat Tennessee Neutronenstreuexperimente an Zirkonium-Vanadium-Hydrid bei atmosphärischem Druck und bei Temperaturen von bis zu -23 °C durch. Die Messungen ergaben Wasserstoff-Wasserstoff-Atomabstände von nur 1,6 Angström – weniger als ein Millionstel Millimeter. Die Theorie sagt für diese Metallhydride Abstände von 2,1 Angström voraus, wie die Forscher in der jüngsten Ausgabe der Fachzeitschrift «Proceedings of the National Academy of Sciences» (PNAS) berichteten. Die ungewöhnlich kleinen Atomabstände sind nach Angaben der Empa bemerkenswert und vielversprechend, da der in den Metallen enthaltene Wasserstoff die elektronischen Eigenschaften der Metalle beeinflusst.
 
Andere Materialien mit ähnlicher Wasserstoffanordnung hätten bereits supraleitende Eigenschaften gezeigt, jedoch nur bei extrem hohen Drücken. Rus Hemley von der University of Illinois in Chicago sagte: «Einige der vielversprechendsten Hochtemperatur-Supraleiter wie Lanthandecahydrid werden bei etwa -20 °C supraleitend, bilden sich jedoch leider erst bei einem Druck von 1,6 Millionen Atmosphären.»
 
Andreas Borgschulte von der Empa-Abteilung Advanced Analytical Technologies erklärte: «Eine wichtige Frage ist nun, ob der von uns beobachtete Effekt speziell auf Zirkonium-Vanadium-Hydrid beschränkt ist oder nicht.» In künftigen Experimenten planen die Forscher, Zirkonium-Vanadium-Hydrid bei verschiedenen Drücken mehr Wasserstoff zuzusetzen, um zu bestimmen, wieviel Wasserstoff die Legierung in ihrem Gitter speichern kann.
 
Das Projekt wurde vom amerikanischen Department of Energy (DOE), dem Schweizerischen Nationalfonds (SNF) und dem Nationalen Zentrum für Forschung und Entwicklung in Warschau unterstützt.

Abbildung einer Zirkonium-Vanadium-Hydrid-Atomstruktur: Das Atomgitter besteht aus Vanadium- (blau) und Zirkoniumatomen (grün), die Wasserstoffatome (rot) einschliessen.
Quelle: Jill Hemman / Oak Ridge National Laboratory, Department of Energy
Quelle: 
M.B. nach Empa, Medienmitteilung, 4. Februar 2020