Forscher aus der Schweiz, den USA und Polen haben entdeckt, dass Wasserstoffatome in einem Metallhydrid ungewöhnlich dicht angeordnet sind. Könnte man sie noch stärker verdichten, würde das Material bei Raumtemperatur und Normaldruck supraleitend werden.
Die am US-amerikanischen Oak Ridge National Laboratory (ORNL, Tennessee) durchgeführten Neutronenstreuexperimente an Zirkonium-Vanadium-Hydrid bei atmosphärischem Druck und Temperaturen von bis zu -23° Celsius ergaben Atomabstände zwischen Wasserstoff-Atomen des Materials von nur 1,6 Angström (< einem Millionstel Millimeter). »Normal« wäre ein Atomabstand von 2,1 Angström zu erwarten. Andere Materialien mit ähnlicher Wasserstoff-Anordnung zeigen supraleitende Eigenschaften, jedoch nur bei extrem hohen Drücken.
Der ermittelte Abstand von 1,6 Angström ist die erste bekannte Ausnahme vom sogenannten “Switendick-Kriterium” in einer bimetallischen Legierung – ein Prinzip, das für stabile Hydride bei Umgebungstemperatur und -druck gilt, wobei der Wasserstoff-Wasserstoff-Abstand nie weniger als 2,1 Angström beträgt.
»Eine wichtige Frage ist nun, ob der von uns beobachtete Effekt speziell auf Zirkonium-Vanadium-Hydrid beschränkt ist oder nicht«, sagt Andreas Borgschulte von der Empa-Abteilung »Advanced Analytical Technologies«. »Wenn wir theoretische Berechnungen des Materials unter Einhaltung des Switendick-Limits durchführen, können wir den charakteristischen Peak in den Spektren nicht verifizieren. Dies führte uns zu der Schlussfolgerung, dass zumindest in Vanadiumhydrid Wasserstoff-Wasserstoff-Paare mit Abständen unter 2,1 Angström auftreten.«
Finanziell unterstützt wird das Projekt vom US-Energieministerium, dem Schweizerischen Nationalfonds (SNF) und dem polnischen Nationalen Zentrum für Forschung und Entwicklung in Warschau. Die Foschungsergebnisse wurden in der Zeitschrift Proceedings of the National Academy of Sciences(PNAS) veröffentlicht.