Am Rand von Ionizität und Metallizität

Supraleitung ist die Eigenschaft bestimmter Materialien, elektrischen Strom ohne Energieverluste zu leiten. Diese Eigenschaft tritt auf, wenn das Material unter die kritische Temperatur abgekühlt wird. Bei fast allen Materialien ist die kritische Temperatur eher niedrig, sie beträgt nur wenige Kelvin oder noch weniger. Es gibt nur zwei existierende Materialklassen, Kuprate und Eisenpniktide, die bei zehnfachen Temperaturen supraleitend sind. Der Übergangstemperaturrekord wird immer noch von Kupraten gehalten, die Supraleitfähigkeit bei Temperaturen von bis zu 138 K gezeigt haben, was fast der Hälfte der Raumtemperatur entspricht. Wir nennen diese beiden Materialklassen Hochtemperatur-Supraleiter. Trotz enormer Bemühungen über drei Jahrzehnte ist der Mechanismus ihrer Supraleitung immer noch ein Rätsel. Es ist wichtig, sein Verständnis zu erlangen, da es die Art und Weise verändern könnte, wie wir dieses Phänomen in Anwendungen nutzen, z. B. in neuartiger Elektronik oder im Transportwesen. Die Lösung dieses Rätsels könnte auch große Auswirkungen im Kampf gegen den Klimawandel haben. Eine Möglichkeit, Fortschritte beim Verständnis solcher Materialien zu erzielen, besteht darin, neue und ähnliche Materialien zu entdecken und zu untersuchen. Murunskite passen perfekt in diese Strategie. Es ist ein Sulfosalz, das beiden Materialtypen sowohl hinsichtlich seiner elektronischen Eigenschaften als auch seiner atomaren Struktur ähnelt. Die conditio sine qua non jeder Untersuchung eines Funktionsmaterials ist die Beherrschung des Kristallwachstums der Verbindungen, da ohne eine qualitativ hochwertige Probe keine Erforschung der komplexelektronischen Eigenschaften des Materials möglich ist. Im Fall von Murunskit haben wir diesen Meilenstein kürzlich erreicht, indem wir erstmals große, qualitativ hochwertige Einkristalle synthetisiert haben. Auf diese Weise haben wir festgestellt, dass Murunskit strukturell identisch mit Pniktiden und elektronisch ähnlich zu den Kuprat-Stammverbindungen sind. Unser Hauptziel ist es nun zu verstehn, wie es zur Metallisierung dieses Materials kommt, da nur metallische Proben supraleitend sein können. Durch sorgfältige Variation der chemischen Zusammensetzung der Murunskit-Ausgangsverbindung werden wir diese Materialfamilie weiterentwickeln, ihre Eigenschaften charakterisieren und diejenigen Materialverbindungen auswählen, die für weitere Untersuchungen vielversprechend sind und vielleicht eines Tages für die Anwendung optimiert werden könnten.