Forscher der University of Chicago haben den bisherigen Weltrekord bei Hochtemperatur-Supraleitung (HTSL) um 50 K verbessert. Das neue Material erreicht Supraleitung bereits bei –23°C (unter hohem Druck).

Auch wenn die Supraleitung bei dieser Temperatur erst bei extremen Drücken eintritt, sehen Vitali Prakapenka und Eran Greenberg vom ANL (Argonne National Laboratory) dies als bedeutenden Schritt hin zu Supraleitung bei Raumtemperatur.

Supraleitung und Energiesparen

Supraleitung würde deutlich leistungsfähigere Windenergieanlagen ermöglichen. Auch bei Magnetschwebebahnen wie dem Transrapid oder dem Shinkansen wären Effizienzgewinne möglich. Selbst bei MRT-Geräten könnte mit Supraleitung Strom gespart werden. Das Problem ist allerdings die tiefe Temperatur, bei der aktuelle Werkstoffe supraleitend werden. Diese Supraleiter auf ihrer supraleitenden Temperatur zu halten kostet so viel Energie, dass die praktische Anwendung fast immer unwirtschaftlich ist.

Der bisherige Weltrekord liegt bei –73°C. Dieses Material ist aber leider nicht in der Praxis nutzbar, denn es lässt sich nicht zu flexiblen Leitungen für die Wicklungen in Elektromotoren oder Elektromagneten verarbeiten. Das ist auch mit dem neuen Rekordmaterial nicht möglich, doch die Forscher glauben, dass die praktische Nutzung in Zukunft möglich sein könnte. In der Praxis gibt es zur Zeit Supraleitung in Leitern nur bei -240°C.

Structure of the crytal
Kristallstruktur des Supraleiters aus Lanthan-Hydrid. Bild: Drozdov et al. / uchicago.edu.

Lanthan-Superhydrid

Die Forscher arbeiten mit Hydriden (Wasserstoffverbindungen). Gemeinsam mit Kollegen des Max-Planck-Instituts für Chemie wurde herausgefunden, dass Lanthan-Superhydrid ein geeigneter Kandidat ist. Lanthan gehört zu den sogenannten Seltenen Erden.

Bei einem Druck von 1,5 Mbar und einer Temperatur von –23°C zeigt Lanthan-Superhydrid supraleitende Eigenschaften. Die untersuchte Probe ist allerdings nur wenige Mikrometer groß. Zur Aufklärung der Materialstruktur diente eine extrem intensive und scharf gebündelte Röntgenquelle am ANL. Dabei wurde die Probe zwischen zwei Diamanten extrem stark zusammenpresst. Aufgrund der gesammelten Daten konnten die Forscher ein Modell der Kristallstruktur ermitteln. Auf der Basis der bisherigen Erkenntnisse arbeitet das Forscher-Team nun daran, HTSL auch bei niedrigeren Drücken zu erzielen.