Jedes Mal, wenn Strom durch eine Leitung fließt, geht ein Teil der Energie verloren, meist als Wärme. Forschende suchen deshalb seit Jahrzehnten nach Materialien, die Strom verlustfrei transportieren können. Genau das versprechen sogenannte Supraleiter. Ein Forschungsteam unter Beteiligung des Helmholtz-Zentrums Dresden-Rossendorf (HZDR) hat nun eine neue Methode entwickelt, um besonders vielversprechende Kandidaten unter extremen Bedingungen genauer zu untersuchen.
Supraleiter sind Materialien, bei denen der elektrische Widerstand unter einer bestimmten Temperatur vollständig verschwindet. Strom fließt dann ohne Verlust. Die meisten bekannten Supraleiter funktionieren jedoch nur bei extremer Kälte, weit unter minus 130 Grad Celsius. Für technische Anwendungen ist das bislang aufwendig und teuer, denn für Stromnetze, Züge oder Computerchips wäre das völlig unpraktisch.
Magnetische Miniaturlinsen für winzige Proben
Hier setzt die neue Methode an. Die Forschenden nutzten sogenannte Lenzlinsen. Das sind winzige metallische Strukturen, die wie magnetische Lupen wirken. Sie konzentrieren die Messsignale genau auf die extrem kleine Probe zwischen den Diamanten. "Wir mussten die Hochfrequenzfelder exakt dort bündeln, wo sich die Probe zwischen den Diamanten befindet – auf eine Ausdehnung von nur wenigen zehn Mikrometern, also kleiner als der Durchmesser eines menschlichen Haares", erklärt Florian Bärtl vom Hochfeld-Magnetlabor Dresden am HZDR.
Mit dieser Methode konnten die Forschenden das Material erstmals auch unter extremem Druck genauer untersuchen. So erhielten sie neue Einblicke darin, wie sich die Atome im Material verhalten – und warum dort möglicherweise Supraleitung entsteht. Zusätzlich testete das Team die Materialien in extrem starken Magnetfeldern. Dabei zeigte sich, wie stabil die besonderen Eigenschaften der Supraleiter unter Belastung bleiben. Erst die Kombination beider Verfahren liefert ein genaueres Bild davon, wie diese Materialien funktionieren.
Die Arbeit des HZDR-Teams und ihrer Partner gilt weniger als Durchbruch auf dem Weg zu alltagstauglichen Supraleitern als vielmehr als wichtiger methodischer Fortschritt. Sie verbessert die Möglichkeiten, wasserstoffreiche Hochdruckmaterialien präzise zu untersuchen. Ein Bereich, der international als technisch besonders schwierig gilt. Langfristig wollen die Forschenden besser verstehen, warum wasserstoffreiche Materialien supraleitend werden. Das könnte in Zukunft helfen, neue Materialien für effizientere Energietechnologien zu entwickeln, auch wenn praktische Anwendungen noch weit entfernt sind.
Publikationen:
D. V. Semenok, F. Bärtl, D. Zhou, T. Helm, S. Luther, J. Wosnitza, I. A. Troyan, V. V. Struzhkin, H. Kühne, Transmission of Radio-Frequency Waves and Nuclear Magnetic Resonance in Lanthanum Superhydrides, in Advanced Science, 2026
D. V. Semenok, I. A. Troyan, D. Zhou, A. V. Sadakov, K. S. Pervakov, O. A. Sobolevskiy, A. G. Ivanova, M. Galasso, F. G. Alabarse, W. Chen, C. Xi, T. Helm, S. Luther, V. M. Pudalov, V. V. Struzhkin, Ternary Superhydrides Under Pressure of Anderson’s Theorem: Near-Record Superconductivity in (La, Sc)H12, in Advanced Functional Materials, 2025
