Technik

Revolution vor der Tür: Wie Raumtemperatur-Supraleiter unsere Technik neu definieren könnten

von Artisan Baumeister · Veröffentlicht 3. Mai 2025 · Aktualisiert 3. Mai 2025

Eine neue Theorie zeigt: Verluste in Stromnetzen und Supercomputer ohne extreme Kühlung könnten schon bald Realität sein. Die Arbeit von Prof. Kostya Trachenko legt erstmals eine Obergrenze für Supraleitungstemperaturen bei Raumtemperatur dar – mit gewaltigem Potenzial für Energie, Quantencomputing und Medizintechnik.

Inhaltsübersicht

Einleitung
Die neue Theorie: Was ist dran am Traum der Raumtemperatur-Supraleitung?
Materialsuche und Experimente: Wer arbeitet an der supraleitenden Zukunft?
Anwendungen und Hürden: Wie könnten Energie, Quantencomputing und Medizin profitieren?
Fazit

Einleitung

Kein Stromverlust, leistungsfähigere Computer, neue Chancen für die Medizin: Seit Jahrzehnten treibt die Suche nach Supraleitung bei Raumtemperatur Forscher weltweit um. Am 3. Mai 2025 sorgte ein internationales Team um Prof. Kostya Trachenko von der Queen Mary University of London für Aufsehen. Ihre Theorie zeigt erstmals eindeutig: Supraleitung ist auch bei Temperaturen weit über dem Gefrierpunkt möglich und könnte zum nächsten Technologiesprung führen. Was steckt hinter diesem Ansatz? Welche Materialkandidaten kommen infrage? Und welche Branchen könnten als erste profitieren? Der Artikel bietet einen klaren Einblick, erklärt die Bedeutung hinter den Zahlen und legt offen, welche Hürden noch zu nehmen sind. Ein Update, das nicht nur Wissenschafts-Nerds staunen lässt.

Die neue Theorie: Was ist dran am Traum der Raumtemperatur-Supraleitung?

Rechnen mit der Grenze: Was Trachenko verändert

Kostya Trachenko und sein Team haben nicht einfach ein weiteres Modell vorgelegt – sie hinterfragen, wie weit wir Supraleitung überhaupt treiben können. Ihr Ansatz: Die Obergrenze der Supraleitungstemperatur ist kein bloßes Materialproblem, sondern wird von den fundamentalen Naturkonstanten definiert. Das bedeutet: Es gibt eine quantitative Temperaturgrenze, jenseits der auch die ausgefallenste Chemie versagt. In ihrer Analyse loten sie logisch aus, wie bestimmte Naturkonstanten – wie die Planck-Konstante oder Lichtgeschwindigkeit – in einen Temperaturrahmen übersetzt werden können, der vorhersagt, bei welchen Temperaturen Materialien supraleitend werden können. Genau hier liegt der Durchbruch: Während traditionelle Modelle meist die mikroskopische Wechselwirkung im Material betonen, setzt Trachenkos Team bei den Grundpfeilern der Festkörperphysik an.

Warum diese Theorie ein Paradigmenwechsel ist

Mit dieser neuen Theorie wird klar: Supraleitung bei Raumtemperatur – sogar deutlich darüber, vielleicht bis 1000 Kelvin – ist, zumindest physikalisch, im Rahmen der Naturgesetze prinzipiell möglich. Dieses Ergebnis rückt Raumtemperatur-Supraleiter endgültig aus dem Bereich der Spekulation in greifbare Nähe. Entscheidend dabei ist: Die Theorie integriert aktuelle Erkenntnisse beispielsweise zu Nickelaten und dem Einfluss von Wasserstoff auf Supraleitung, bleibt aber fest auf analytischem Boden.

Energieeffizienz: Sie eröffnet realistische Chancen auf supraleitende Leitungen ohne teure Kühlung.
Quantencomputing: Die Vorhersage klarer Temperaturgrenzen gibt der Materialsuche eine messbare Richtung vor.
Medizintechnik: Anwendungen wie bildgebende Verfahren könnten durch effizientere Magnetfelder weiter verbessert werden.

Das Theoriefundament von Trachenkos Team liefert damit die überfällige Leitplanke für alle, die an der vordersten Front der Raumtemperatur-Supraleiter-Entwicklung mitmischen wollen.

Materialsuche und Experimente: Wer arbeitet an der supraleitenden Zukunft?

Nickelate, Wasserstoff und der Wettlauf um Raumtemperatur-Supraleiter

Nickelate—Verbindungen, in denen Nickel eine zentrale Rolle spielt—stehen heute im Mittelpunkt der weltweiten Forschung zu Supraleitung bei Raumtemperatur. Die Hoffnung: Materialien, die nicht mehr auf teure Kühlung angewiesen sind, könnten Energieeffizienz und technische Möglichkeiten neu definieren. Ein wesentliches Puzzlestück in diesem Szenario ist Wasserstoff. Die kontrollierte Einbindung von Wasserstoff in Nickelat-Strukturen hat sich als Schlüsselfaktor herausgestellt, um die Supraleitungstemperatur signifikant zu erhöhen.

Führend auf diesem Feld sind Teams wie das von Professor Karsten Held und Liang Si an der Technischen Universität Wien. Sie kombinieren experimentelle Verfahren mit modernen quantenphysikalischen Simulationen, die präzise vorhersagen können, ab welcher Temperatur ein Material supraleitend wird. Ohne allzu viel Technikblabla: Mit leistungsfähigen Rechnern und raffinierten mathematischen Verfahren gelingt es, schon am Modell vielversprechende Kandidaten zu identifizieren—bevor sie teuer und aufwendig im Labor gezüchtet werden.

International vernetzt arbeitet die Community mit Größen wie Professor Kostya Trachenko zusammen, dessen Forschung die physikalische Obergrenze der Supraleitungstemperatur beleuchtet. Die Verifikation der Simulationen durch reale Experimente ist dabei ebenso zentral wie komplex: Materialproben müssen unter exakt definierten Bedingungen hergestellt und mehrfach getestet werden, um Reproduzierbarkeit zu garantieren.

Trotz aller Fortschritte bleibt die industrielle Skalierung eine große Hürde. Die feine Steuerung des Wasserstoffanteils etwa entscheidet darüber, ob ein Prototyp später wirklich in Energienetzen, im Quantencomputing oder in der Medizintechnik Bestand haben wird. An diesen Schwellen arbeiten die Teams heute mit Hochdruck.

Anwendungen und Hürden: Wie könnten Energie, Quantencomputing und Medizin profitieren?

Energieübertragung: Auf dem Weg zur verlustfreien Leitung?

Raumtemperatur-Supraleiter könnten Stromnetze und Energiespeicher auf ein neues Level heben. Der Clou: Supraleiter leiten elektrischen Strom ohne Widerstand. Bislang braucht das extreme Kühltechnik; Materialien, die laut der Theorie von Kostya Trachenko bei 100 bis 1000 Kelvin funktionieren, würden eine solche Kühlung überflüssig machen. Die Energieeffizienz elektischer Netze würde sprunghaft steigen – kein Stromverlust mehr durch Wärme, längere Versorgungswege wären denkbar. Im Alltag könnte das dazu führen, dass erneuerbare Energie weiter und günstiger transportiert wird.

Quantencomputing: Neue Hardware, mehr Möglichkeiten

Im Quantencomputing sind supraleitende Bauteile – sogenannte Qubits – heute State of the Art, aber sie verlangen tiefe Temperaturen. Die Obergrenze der Supraleitungstemperatur, wie sie Trachenkos Team beschreibt, eröffnet die Chance, supraleitende Qubits künftig direkt bei Zimmertemperatur zu betreiben. Das würde Quantencomputer robuster machen und ihre Entwicklung aus dem Labor beschleunigen.

Medizintechnik: Bildgebung auf neuem Niveau

Auch die Medizintechnik winkt mit Chancen: MRT-Scanner könnten kleiner, günstiger und zugänglicher werden – raumtemperaturfähige Supraleitung würde Spezialkühlung überflüssig machen und so die Bildqualität steigern.

Herausforderungen und Realismus: Noch keine Revolution im Alltag

Im Labor zeigen sich Fortschritte, etwa durch gezielten Wasserstoffeintrag in Nickelaten. Doch die großtechnische Herstellung bleibt schwierig: Schon kleinste Abweichungen bei der Synthese beeinflussen die Supraleitung. Die Reproduzierbarkeit ist noch nicht ausreichend garantiert. Eine breite Kommerzialisierung ist also in den nächsten Jahren unwahrscheinlich, doch der gesellschaftliche Einfluss wäre enorm – von nachhaltigerer Energieversorgung bis hin zur besseren Diagnostik in der Medizin. Die Festkörperphysik steht hier vor ihrer vielleicht spannendsten Bewährungsprobe.

Fazit

Die Theorie von Trachenko und die Fortschritte in der Materialforschung markieren einen Wendepunkt in der Festkörperphysik. Sollte Raumtemperatur-Supraleitung realisierbar werden, könnte sie Stromnetze dramatisch effizienter machen, die Entwicklung skalierbarer Quantencomputer beschleunigen und die Medizintechnik erheblich verbessern. Noch stehen praktische Hürden im Weg – vor allem in der Produktion und Kontrolle geeigneter Materialien. Dennoch deutet vieles darauf hin, dass eine Lösung für eines der größten Technologieprobleme unserer Zeit in greifbare Nähe rücken könnte. Die kommenden Jahre versprechen Antworten auf die wohl spannendste Frage der modernen Technik.

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