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Streit um Raumtemperatur-Supraleiter

Wachsende Zweifel an vermeintlichem Durchbruch in der Supraleiter-Physik

Supraleiter
Weil Supraleiter äußere Magnetfelder abweisen, schweben sie im Magnetfeld. © michelmond/ Getty images

Falsche Daten? Im Jahr 2020 gelang es Forschern erstmals, ein Material bei Raumtemperatur supraleitend zu machen – so jedenfalls berichteten sie. Doch nun wachsen die Zweifel an dieser Errungenschaft und „Nature“ hat ihren Fachartikel zurückgezogen. Grund dafür sind nicht dokumentierte Bearbeitungen der Magnetfelddaten, aber auch Probleme, das Experiment zu reproduzieren. Seither streiten sich Autoren und Kritiker darüber, ob die Supraleitung bei Raumtemperatur nachgewiesen wurde oder nicht.

Gängige Hochtemperatur-Supraleiter benötigen tiefe Minustemperaturen, um zu widerstandsfreien Stromleitern zu werden. Denn nur dann nehmen ihre Elektronen die Zustände an, die ihnen eine widerstandsfreie Bewegung im Material erlauben. In den letzten Jahren haben Physiker jedoch eine Klasse von Materialien entdeckt, die unter hohem Druck schon bei milder Kälter supraleitend werden – die Metallhydride. So verliert Lanthanhydrid schon bei minus 23 Grad seinen Widerstand und Schwefelwasserstoff immerhin bei minus 70 Grad.

Im Oktober 2020 veröffentlichte dann das Fachjournal „Nature“ auf seiner Titelseite eine Sensation: Einem Team um Ranga Dias von der University of Rochester in New York war es gelungen, ein Hydrid schon bei plus 15 Grad supraleitend zu machen – fast bei Raumtemperatur. Zwar erforderte auch dies den immens hohen Druck von 275 Gigapascal, dennoch schien damit ein wichtiger Durchbruch erzielt – die erste Supraleitung bei Raumtemperatur.

Verdächtige Magnetdaten

Doch inzwischen mehren sich die Zweifel an dieser Errungenschaft – und an der Redlichkeit des Physikerteams. Die Debatte entzündet sich dabei nicht an dem klar nachgewiesenen Abfall des elektrischen Widerstands im Experiment, sondern an den Daten zum magnetischen Verhalten des Hydrids aus Schwefel, Kohlenstoff und Wasserstoff. Denn als Kernmerkmal einer echten Supraleitung gilt neben der verlustfreien elektrischen Leitung auch ein Abschirmeffekt gegenüber äußeren Magnetfeldern.

In ihrem Paper hatten Dias und sein Team zwar Daten zu diesem Magnetverhalten vorgelegt, diese waren aber stark bearbeitet. Demnach trat das ausschlaggebende Signal erst auf, nachdem ein „Hintergrundsignal“ abgezogen worden war. Weder die Daten für diesen Background noch die Rohdaten wurden jedoch mitpubliziert. Das Fachjournal „Nature“ zog das Paper im September 2022 wegen wachsender Kritik an diesem Prozedere zurück. Begründung: Die Forscher haben ein nicht-standardgemäßes, nutzerdefiniertes Verfahren genutzt und die Details dazu nicht im Artikel offengelegt.

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Rohdaten passen nicht zum Paper

In Reaktion auf die Kritik reichten Dias und einer seiner Kollegen daraufhin Rohdaten ihres Experiments als Preprint nach. Doch nach näheren Analysen zogen die Physiker Jorge Hirsch von der University of California in San Diego und Dirk van der Marel von der Universität Genf auch diese Daten in Zweifel. Ihr Vorwurf: Die nachträglich veröffentlichten Rohdaten passen nicht zu dem in „Nature“ veröffentlichtem Paper. Nach Ansicht der Forscher können sie demnach nicht vom selben Experiment stammen.

Dias und ein Team wehren sich gegen diese Vorwürfe und werfen ihrerseits Hirsch vor, eine persönliche Vendetta auszutragen. Tatsächlich wurde Hirsch wegen seiner ständigen Angriffe auf Dias und Co vorübergehend von der Preprint-Plattform arXiv gesperrt. Er ist zudem als starker Kritiker der Hydrid-Supraleiter bekannt. „Wir stehen zu unserer Arbeit, sie wurde experimentell und theoretisch verifiziert“, sagte Dias gegenüber „Science“.

Reproduktion bisher nicht gelungen

Allerdings ist Hirsch nicht der einzige Physiker, der Zweifel am Prozedere von Dias und seinem Team sowie den nachträglich veröffentlichten Rohdaten geäußert hat. „Das wirft mehr Fragen auf als es beantwortet“, erklärte Brad Ramshaw von der Cornell University unlängst in „Science“. Erschwerend kommt hinzu, dass sich das Experiment bisher nicht von anderen Teams reproduzieren ließ. Auch Mikhael Eremets vom Max-Planck-Institut für Chemie in Mainz, der Schwefelwasserstoff als Hochdruck-Supraleiter erforscht hat, gelang dies offenbar nicht – auch weil einige grundlegende Informationen zum Prozedere fehlten.

Ob es den Raumtemperatur-Supraleiter tatsächlich gibt, bleibt damit vorerst offen. Dennoch scheint unter den Festkörperphysikern weitgehend Einigkeit darüber zu herrschen, dass Hydride und auch Hydride mit Kohlenstoffbeimischung ein vielversprechender Ansatz für neuartige Hochtemperatur-Supraleiter sein könnten. (Nature Retraction, Matter and Radiation at Extremes, 2022; doi: 10.1063/5.0088429)

Quelle: Science, Nature

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