Supergeleiding bij kamertemperatuur en lage druk

Hoe verbetert waterstof supergeleiding?

Onderzoekers kijken al heel lang naar waterstofrijke materialen. Volgens theoretische voorspellingen spelen roostertrillingen een belangrijke rol bij supergeleiding bij hoge temperatuur. Hoe sneller de atomen trillen en hoe sterker deze trillingen zijn met de elektronen in het materiaal, hoe groter de kritische temperatuur waarboven elektriciteit zonder verlies kan stromen. En waterstof, als de lichtste van de elementen, heeft niet alleen de hoogste trillingsfrequentie – trillingen die bekend staan ​​als fononen zijn ook sterk gekoppeld aan elektronen.

Het is al lang bekend dat pure waterstof bij kamertemperatuur supergeleidend wordt. De kern van de zaak: de benodigde metallische waterstof ontstaat pas bij een druk van meer dan 500 gigapascal, vijf miljoen keer de atmosferische druk. De situatie is iets beter voor materialen waarin waterstof is gebonden aan andere elementen. In 2015 kwam een ​​werkgroep erachter zwavelhydride h₃S wordt supergeleidend bij 203 K – Slechts 70 graden Celsius onder het vriespunt van water, maar toch bij een druk van 155 gigapascal.

Dit zijn werelden ver verwijderd van de eerste supergeleiders in de buurt van het absolute nulpunt. Dat de temperaturen steeds meer technisch haalbare waarden benaderen, is echter gekocht ten koste van het feit dat de benodigde drukken nu absurd hoog zijn. Experts zoeken nu naar manieren om deze trend te keren. Gisteren waren het hogetemperatuursupergeleiders – vandaag jagen we op lagedruksupergeleiders.

drievoudige hydriden

Net als bij hoge overgangstemperaturen wekt ook hier een nieuwe materiaalklasse hoop: ternaire hydriden. Daarbij wordt een derde, meestal lichte component aan het hydraat toegevoegd. Dit verbetert de stabiliteit van het waterstofrijke kristalrooster, zodat de zo gevormde materialen ook bij lage drukken stabiel blijven. Bovendien laten de simulaties zien dat een derde element de overgangstemperatuur van de hydriden kan verhogen.