Forskare vid Max Planck-institutet i Mainz har direkt mätt supraledningsgapet i vätesulfid, ett nyckelskritt mot högtemperatursupraledare. Med en ny tunnelteknik under extrema tryck bekräftade de att elektron-fonon-interaktioner driver fenomenet. Detta genombrott bygger på upptäckter från 2015 och främjar jakten på supraledning vid rumstemperatur.
Supraledare, material som leder elektricitet utan motstånd, lovar effektiv kraftöverföring och kvantdatorer, men de flesta kräver mycket låga temperaturer. Väterika föreningar som vätesulfid (H3S) har utmanat gränserna och uppnått supraledning vid 203 Kelvin (-70°C), långt varmare än traditionella.
I åratal var det omöjligt att studera dessa material på grund av de megabar-tryck som krävs – över en miljon gånger atmosfärstryck – vilket utesluter standardmetoder som scanning tunnel spektroskopi. Forskare vid Max Planck-institutet för kemi i Mainz övervann detta med en ny plan elektron-tunnel-spektroskopi-metod, som möjliggjorde direkt mätning av supraledningsgapet i H3S för första gången.
Teamet fann ett helt öppet gap på cirka 60 millielektronvolt (meV) i H3S, jämfört med 44 meV i dess deuteriummotsvarighet D3S. Denna skillnad stöder teorier om att fononer – atomgittervibrationer – medierar elektronparning och bildar Cooper-par som eliminerar motståndet.
Upptäckten går tillbaka till 2015, då Mikhail Eremets grupp först observerade supraledning i H3S vid 203 K. Följande fynd, som lantan decahydrid (LaH10) vid 250 K, väckte hopp om rumstemperaturversioner. Dr. Feng Du, studiens huvudförfattare, sade: «Vi hoppas att genom att utöka denna tunnelteknik till andra hydrid-supraledare kan de nyckelfaktorer som möjliggör supraledning vid ännu högre temperaturer identifieras. Detta bör slutligen möjliggöra utveckling av nya material som fungerar under mer praktiska förhållanden.»
Eremets, som avled i november 2024, kallade det «det viktigaste arbetet inom hydrid-supraledning sedan upptäckten av supraledning i H3S 2015». Vasily Minkov, projektledare, tillade: «Mikhails vision om supraledare som fungerar vid rumstemperatur och måttliga tryck kommer ett steg närmare verkligheten genom detta arbete.»
Publicerat i Nature (2025, volym 641, nummer 8063), ger resultaten avgörande insikter i elektroninteraktioner och kan vägleda nya materialdesigner trots tryckutmaningarna.
