Im März 2026 meldeten Physiker der University of Houston einen Rekord bei der Übergangstemperatur unter Umgebungsdruck: Supraleitung bei 151 Kelvin, etwa minus 122 Grad Celsius[s]. Unabhängige Berichte wiesen darauf hin, dass dies, falls sich das Ergebnis bestätigt, der bei atmosphärischem Druck bekannte Hochtemperatur-Supraleiter wäre, stellten jedoch fest, dass die Studie keinen expliziten Nachweis des Nullwiderstands erbrachte[s]. Der bisherige Umgebungsdruck-Rekord hatte seit 1993 Bestand. Das Ergebnis würde das Feld dem übergeordneten Ziel näherbringen: einem Raumtemperatur-Supraleiter, der unter alltäglichen Bedingungen funktioniert.
Dennoch liegt die Raumtemperatur noch etwa 140 Grad entfernt[s]. Nach 115 Jahren Forschung hat kein Material Supraleitung bei Temperaturen erreicht, die Menschen als angenehm empfinden, ohne Drücke zu erfordern, die im Erdkern herrschen. Diese Lücke bleibt bestehen, weil die Physik, die Supraleitern bei niedrigen Temperaturen zugute kommt, sich gegen sie wendet, wenn die Temperatur steigt.
Warum Raumtemperatur-Supraleiter so wichtig sind
Supraleiter leiten Strom ohne Widerstand. In gewöhnlichen Drähten stoßen Elektronen an Atome und verlieren dabei Energie als Wärme. In einem Supraleiter paaren sich Elektronen und fließen gemeinsam auf koordinierte Weise, die diese Kollisionen vollständig vermeidet. Das Ergebnis: Einmal in Gang gesetzt, fließt Strom dauerhaft, ohne Energieverlust.
Die Konsequenzen sind enorm. Bei der Übertragung von Strom durch das Netz gehen derzeit etwa 8 % der elektrischen Energie verloren[s]. Diese Verluste zu reduzieren könnte jährlich Milliarden Dollar einsparen und die Umweltbelastung senken. MRT-Geräte könnten ohne teure Flüssigheliumkühlung betrieben werden. Magnetschwebebahnen und supraleitende Elektronik könnten einfacher zu betreiben sein.
Der Haken: Jeder bekannte Supraleiter benötigt extreme Kälte, extremen Druck oder beides. Sie praktikabel zu machen, erfordert entweder eine Lösung des physikalischen Problems oder die Akzeptanz massiver Kühlinfrastruktur. Das physikalische Problem ist jenes, dem Wissenschaftler seit 1911 nachgehen.
Der Mechanismus: Warum Kälte hilft
Im Jahr 1957 veröffentlichten drei amerikanische Physiker eine Theorie, die erklärt, wie Supraleitung funktioniert. Die Bardeen-Cooper-Schrieffer-Theorie, nach ihren Schöpfern benannt, zeigte, dass Elektronen sich durch Wechselwirkungen mit den Schwingungen des Kristallgitters paaren können[s]. Diese gepaarten Elektronen, als Cooper-Paare bezeichnet, verhalten sich anders als einzelne Elektronen. Sie können sich durch das Material bewegen, ohne an Atomen gestreut zu werden.
Wärme stört diese Paarung. Je wärmer ein Material wird, desto heftiger schwingen seine Atome. Jene Schwingungen, die bei niedrigen Temperaturen zur Bildung von Cooper-Paaren beitrugen, zerstören sie nun. Die BCS-Theorie funktioniert gut nur für Supraleiter mit sehr niedrigen Übergangstemperaturen, da Cooper-Paare bei hohen Temperaturen leicht zerstört werden[s].
Dies erzeugt eine grundlegende Spannung. Der Mechanismus, der Supraleitung ermöglicht, ist derselbe Mechanismus, der sie zerstört, wenn die Temperatur steigt. Ein Raumtemperatur-Supraleiter bräuchte Cooper-Paare, die stark genug sind, um das thermische Chaos von 300 Kelvin, etwa 27 Grad Celsius, zu überstehen.
Aktuelle Rekorde: Fortschritt und Druck
Die höchste unabhängig validierte supraleitende Temperatur beträgt etwa 260 Kelvin für Lanthanhydrid (LaH₁₀), erreicht unter 170 bis 190 Gigapascal Druck[s]. Zum Vergleich: Dieser Druck übersteigt 1,5 Millionen Atmosphären, vergleichbar mit den Bedingungen im Erdkern.
Ende 2025 meldeten Forscher der Jilin-Universität in China Anzeichen eines noch spektakuläreren Ergebnisses: einen supraleitenden Einsatz nahe 298 Kelvin in einem ternären Hydrid namens LaSc₂H₂₄[s]. Das entspricht 25 Grad Celsius, echter Raumtemperatur. Der Haken: Es wurden 250 bis 260 Gigapascal benötigt, und die unabhängige Überprüfung des Meissner-Effekts stand noch aus. Die Probenkammern hatten eine Größe von 10 bis 15 Mikrometern[s]. Die Forscher zerstörten bei der Synthese mindestens 70 Diamantpaare[s].
Das von der University of Houston gemeldete Ergebnis von 151 Kelvin ist bedeutsam, weil es bei Umgebungsdruck erzielt wurde[s]. Das Team verwendete eine Technik namens Druckabschreckung: Extremer Druck wird angelegt, um die supraleitenden Eigenschaften zu verbessern, dann wird dieser Druck rasch freigegeben, während das Material abgekühlt wird. Die verbesserten Eigenschaften bleiben eingefroren. Wie die Forscher formulierten: „Unsere Methode zeigt, dass es möglich ist, diesen Zustand ohne Aufrechterhaltung des Drucks zu erhalten.“[s]
Fundamentale mathematische Grenzen
Eine Studie in Nature Communications vom September 2025 analysierte Elektron-Phonon-Berechnungen für über 20.000 Metalle, um festzustellen, ob Supraleitung bei Raumtemperatur und Umgebungsdruck theoretisch erreichbar ist[s]. Das Fazit war eindeutig: Das Erreichen konventioneller Supraleitung bei Raumtemperatur und Umgebungsdruck ist äußerst unwahrscheinlich.
Das Problem ist ein Kompromiss zwischen zwei Schlüsselparametern. Um hohe Übergangstemperaturen zu erzielen, braucht man sowohl hohe Phononenfrequenzen als auch eine starke Elektron-Phonon-Kopplung. Doch in realen Materialien arbeiten diese gegeneinander. Das optimale Szenario, das die Temperatur maximiert, ist unphysikalisch[s]. Verbindungen mit höheren vorhergesagten Temperaturen sind zudem zunehmend thermodynamisch instabil, was ihre Synthese erschwert[s].
Diese fundamentalen mathematischen Grenzen spiegeln Muster in der gesamten Physik wider. Wie Physik-Erklärungen, die Menschen akzeptieren, aber falsch sind über den aerodynamischen Auftrieb, unterschätzen Intuitionen über Supraleitung oft, wie tiefgreifend der Mechanismus das Ergebnis einschränkt.
Die LK-99-Episode: Wie falsche Hoffnung aussieht
Im Juli 2023 veröffentlichte ein koreanisches Forschungsteam Preprints, in denen es behauptete, einen Raumtemperatur-Supraleiter namens LK-99 entwickelt zu haben. Die Verbindung Pb₁₀₋ₓCuₓ(PO₄)₆O schien Magnete zum Schweben zu bringen und zeigte Widerstandsabfälle nahe 380 Kelvin. Innerhalb weniger Tage versuchten Amateurwissenschaftler und führende Laboratorien weltweit, die Ergebnisse zu replizieren. In den sozialen Medien brachen Spekulationen über eine bevorstehende technologische Revolution aus.
Bis September 2023 hatten unabhängige Forschungsgruppen jede anomale Beobachtung auf eine einzige Ursache zurückgeführt: Cu₂S-Verunreinigungsphasen[s]. Die magnetische Levitation war Ferromagnetismus, nicht der Meissner-Effekt, der echte Supraleitung charakterisiert. Die Widerstandsabfälle entsprachen superionischen Phasenübergängen in der Verunreinigung, nicht einem supraleitenden Übergang im Grundmaterial.
Kein Material hat die fünf vorgeschlagenen Validierungskriterien für einen Raumtemperatur-Supraleiter-Durchbruch erfüllt: Nullwiderstand über 273 Kelvin, Meissner-Effekt, Anomalie der spezifischen Wärme, unabhängige Replikation durch drei oder mehr Gruppen sowie Stabilität bei Umgebungsdruck[s]. Die LK-99-Episode verdeutlichte, warum alle fünf eine Rolle spielen.
Neue Ansätze
Im April 2026 veröffentlichten Forscher ein bemerkenswertes Ergebnis in Physical Review Letters. Zum ersten Mal bildeten Wissenschaftler Atompaare in einem ultrakalten Fermi-Gas direkt ab, das die Paarung hinter der Supraleitung modelliert[s]. Was sie entdeckten, überraschte sie: Die Paare bewegten sich in koordinierten Positionen relativ zu anderen Paaren, hielten Abstände aufrecht wie Tänzer in einem Ballsaal. Dieses Verhalten wurde von der BCS-Theorie nicht vorhergesagt. „Unser Experiment zeigte, dass der Theorie qualitativ etwas fehlt“, berichteten die Forscher[s].
Zu verstehen, warum Cooper-Paare auf diese Weise interagieren, könnte die Suche nach Hochtemperatur-Supraleitern verfeinern. „Indem wir diesen einfachen Fall verstehen, können wir unsere Werkzeuge verfeinern, um kompliziertere Systeme zu untersuchen“, bemerkte ein Forscher. „Und in komplizierteren Systemen suchen wir nach neuen Materiezuständen.“[s]
Unterdessen sind Hochtemperatur-Kuprat-Supraleiter, die seit den 1980er Jahren über Flüssigstickstofftemperaturen funktionieren, nach wie vor unzureichend verstanden. Viele dieser Materialien durchlaufen eine „seltsames Metall“-Phase, in der Elektronen ihre individuelle Identität verlieren und kollektiv in einem quantenverschränkten Zustand agieren[s]. Das Verständnis dieses seltsamen Metallzustands könnte den Schlüssel zum Design von Raumtemperatur-Supraleitern liefern[s].
Die 140-Grad-Lücke
Das von der University of Houston gemeldete Ergebnis von 151 Kelvin bei Umgebungsdruck lässt etwa 140 Grad Celsius zwischen 151 Kelvin und Raumtemperatur übrig[s]. Diese Lücke zu schließen, erkennen die Forscher an, wird konzertierte Anstrengungen von Materialwissenschaftlern, Chemikern, Ingenieuren und Physikern erfordern, die zusammenarbeiten.
Der Raumtemperatur-Supraleiter bleibt der Heilige Gral, weil seine Verwirklichung Energiesysteme, Transport, Computertechnik und Medizin transformieren würde. Doch Heilige Grale werden durch die Schwierigkeit ihrer Auffindung definiert. Die Physik, die Supraleitung bei hohen Temperaturen einschränkt, ist kein bloßes Ingenieusproblem, das auf eine clevere Lösung wartet. Sie spiegelt fundamentale Kompromisse bei der Wechselwirkung von Elektronen und Atomen wider. Ein Durchbruch erfordert möglicherweise die Entdeckung völlig neuer Mechanismen, nicht die inkrementelle Verbesserung bekannter.
Nach 115 Jahren verstehen Wissenschaftler besser denn je, warum dieses Ziel schwer erreichbar ist. Dieses Verständnis selbst stellt Fortschritt dar, die mühsam errungene Klarheit, die echte Unmöglichkeit von Herausforderungen unterscheidet, die bislang ungelöst bleiben, weil noch niemand sie gelöst hat.
Im März 2026 meldeten Physiker des Texas Center for Superconductivity der University of Houston eine Übergangstemperatur (Tc) von 151 Kelvin bei Umgebungsdruck[s]. Die Arbeit beschrieb dies als Rekord-Tc bei Umgebungsdruck, der den seit 1993 bestehenden Rekord von 133 K für Hg1223-Quecksilber-Kuprat übertraf, doch unabhängige Berichterstattung wies darauf hin, dass die Studie keinen expliziten Nachweis des Nullwiderstands erbrachte[s]. Die Technik: Druckabschreckung, bei der Materialien komprimiert werden, um supraleitende Eigenschaften zu verbessern, auf eine Zieltemperatur abgekühlt und dann rasch entspannt werden. Die verbesserte Tc bleibt unter Umgebungsbedingungen erhalten. Ein Raumtemperatur-Supraleiter, der ohne Kryotechnik oder dauerhaften Druck arbeitet, liegt noch etwa 140 Grad entfernt[s].
Warum ein Raumtemperatur-Supraleiter die Technologie transformiert
Supraleiter zeigen unterhalb von Tc durch Cooper-Paar-Bildung Nullwiderstand. Die Netzübertragung verliert derzeit etwa 8 % elektrischer Energie[s]. Verlustfreie Übertragung bei Umgebungsbedingungen würde diese Ineffizienz erheblich verringern. MRT-Magnete könnten ohne Flüssighelium betrieben werden. Fusionsreaktor-Magnete und supraleitende Elektronik könnten einfacher zu kühlen und zu betreiben sein.
Die BCS-Theorie und ihre Grenzen
Das Bardeen-Cooper-Schrieffer-Rahmenwerk (1957) beschreibt konventionelle Supraleitung durch Elektron-Phonon-Kopplung: Gitterschwingungen vermitteln attraktive Wechselwirkungen zwischen Elektronen und bilden Cooper-Paare im Singulett-Zustand mit s-Wellen-Lücken-Symmetrie. Die McMillan-Formel und ihre Allen-Dynes-Verallgemeinerung setzen Tc in Beziehung zur logarithmischen mittleren Phononenfrequenz ωlog, der Elektron-Phonon-Kopplungskonstante λ und dem Coulomb-Pseudopotential μ*.
Die BCS-Theorie funktioniert gut für konventionelle Supraleiter mit niedriger Tc. Cooper-Paare werden bei erhöhten Temperaturen leicht zerstört, weil thermische Fluktuationen die Paarungsenergie überschreiten[s]. Für Hochtemperatur-Kuprat-Supraleiter, die unkonventionelle Paarungsmechanismen zeigen, existiert keine umfassende Theorie.
Hydrid-Supraleiter: Rekorde unter Megabar-Druck
Die höchste unabhängig validierte Tc beträgt etwa 260 K für LaH₁₀ unter 170 bis 190 GPa[s]. Forscher der Jilin-Universität berichteten über einen Tc-Einsatz bei 298 K im ternären Hydrid LaSc₂H₂₄ bei 250 bis 260 GPa[s]. Die Verbindung weist miteinander verbundene H24- und H30-Wasserstoff-Clathrat-Käfige mit Sc und La in den Käfigzentren auf. Die Synthese erforderte Magnetronzerstäubung, um das korrekte La:Sc-Molverhältnis zu erreichen; Standardschmelzverfahren versagten aufgrund von Unterschieden in den Atomradien. Probenkammern hatten eine Größe von 10 bis 15 Mikrometern[s]. Das Team zerstörte bei der Synthese mindestens 70 Diamant-Amboss-Paare[s].
Belege für Supraleitung: wiederholter Einsatz des Nullwiderstands unterhalb von Tc sowie monotone Tc-Unterdrückung unter angelegtem Magnetfeld, konsistent mit Cooper-Paar-Störung. Eine unabhängige Überprüfung des Meissner-Effekts steht noch aus.
Fundamentale mathematische Grenzen der konventionellen Supraleitung
Eine Studie in Nature Communications (September 2025) analysierte Elektron-Phonon-Berechnungen für über 20.000 Metalle mithilfe von DFT-abgeleiteten Eliashberg-Funktionen[s]. Fazit: Konventionelle Supraleitung bei Raumtemperatur und Umgebungsdruck ist äußerst unwahrscheinlich.
Die Analyse enthüllte einen inhärenten Kompromiss zwischen ωlog und λ. Hohes ωlog (begünstigt hohe Tc gemäß McMillan) erfordert hochfrequente Phononenmoden, typischerweise von leichten Elementen wie Wasserstoff. Hochfrequente Moden koppeln jedoch schwach an Elektronen und unterdrücken λ. Die Eliashberg-Funktion, die Tc maximiert (eine Deltafunktion bei maximaler Phononenfrequenz mit λ ≈ 2), ist unphysikalisch[s].
Verbindungen mit den höchsten berechneten Tc-Werten, Li2AgH6 und Li2AuH6, nähern sich der praktischen Grenze, sind aber thermodynamisch instabil: 0,319 eV/Atom und 0,172 eV/Atom oberhalb der konvexen Hülle. Verbindungen mit höheren vorhergesagten Tc sind zunehmend instabil[s].
Diese fundamentalen mathematischen Grenzen schränken ein, was durch inkrementelle Optimierung konventioneller Supraleiter erreichbar ist. Wie Physik-Erklärungen, die Menschen akzeptieren, aber falsch sind über andere Phänomene, versagen Intuitionen hier: Die Maximierung eines vorteilhaften Parameters verschlechtert notwendigerweise einen anderen.
LK-99: Anatomie eines falsch-positiven Befunds
Die LK-99-Preprints vom Juli 2023 behaupteten Tc nahe 400 K in Pb₁₀₋ₓCuₓ(PO₄)₆O. Bis September 2023 wurden die Behauptungen schlüssig widerlegt[s]. DFT-Berechnungen zeigten, dass das Grundmaterial ein Mott- oder Ladungstransfer-Isolator mit grundlegend falscher elektronischer Struktur für Supraleitung ist. Beobachtete Phänomene wurden auf Cu₂S-Verunreinigungsphasen zurückgeführt: ferromagnetische Levitation (kein Meissner-Effekt), Widerstandsabfälle, die superionischen Phasenübergängen entsprechen (keine supraleitenden Übergänge).
Eine von PatSnap vorgeschlagene Fünf-Kriterien-Validierungs-Checkliste für Raumtemperatur-Supraleitungsansprüche umfasst: Nullwiderstand über 273 K via 4-Punkt-Messung, Meissner-Effekt via SQUID-Magnetometrie, Anomalie der spezifischen Wärme bei Tc, unabhängige Replikation durch drei oder mehr Gruppen innerhalb von sechs Monaten, Stabilität bei Umgebungsdruck für mindestens 24 Stunden[s]. Kein Material hat alle fünf Kriterien erfüllt.
Jenseits der BCS-Theorie: Neue theoretische und experimentelle Horizonte
Eine im April 2026 in Physical Review Letters veröffentlichte Arbeit bildete erstmals Paardynamiken in einem ultrakalten Fermi-Gas direkt ab, das als Modell für Cooper-Paarung verwendet wird[s]. Die Abbildung enthüllte eine korrelierte Positionsstruktur zwischen den Paaren: Gepaarte Atome hielten Abstände zu anderen Paaren aufrecht. Die BCS-Theorie, die Paare als unabhängig verteilt behandelt, sagte keine solche Korrelation voraus. „Unser Experiment zeigte, dass der Theorie qualitativ etwas fehlt.“[s]
Numerische Simulationen mit Quantenmechanik stimmten mit den experimentellen Befunden überein und enthüllten Details, die in der Standard-BCS-Behandlung fehlen, einschließlich der Trennung zwischen den Paaren. „Indem wir diesen einfachen Fall verstehen, können wir unsere Werkzeuge verfeinern, um kompliziertere Systeme zu untersuchen.“[s]
Viele Hochtemperatur-Kuprat-Supraleiter, die Tc bis zu 133 K bei Umgebungsdruck zeigen, durchlaufen oberhalb von Tc eine „seltsames Metall“-Phase. In seltsamen Metallen verlieren Elektronen ihre individuelle Identität und bilden einen quantenverschränkten kollektiven Zustand[s]. Ein 2025 in Reports on Progress in Physics erschienener Artikel lieferte eine mikroskopische Beschreibung dieses Zustands durch lokale Ladungsfluktuationsanalyse. Das Verständnis des Übergangs vom seltsamen Metall zum Supraleiter bleibt zentral für die Forschung zur Supraleitung bei Raumtemperatur[s].
Forscher der Penn State University verbanden DFT mit der BCS-Theorie durch die Zentropie-Theorie, was eine rechnerische Vorhersage von supraleitenden Konfigurationen ermöglichte. Das Team stellte fest, dass der widerstandsfreie Elektronenkanal in Hochtemperatur-Supraleitern durch einzigartige Atomstrukturen geschützt wird, die „einer Pontonbrücke in rauem Wasser“ ähneln[s]. Eine Datenbank mit 5 Millionen Materialien wird nach Kandidaten durchsucht. „Bei Erfolg könnte der Ansatz zur Entdeckung von Hochtemperatur-Supraleitern führen, die unter praktischen Bedingungen funktionieren, möglicherweise sogar bei Raumtemperatur, falls diese existieren.“[s]
Die Lücke bleibt
Das von der University of Houston gemeldete Ergebnis von 151 K bei Umgebungsdruck lässt eine Lücke von etwa 140 Grad bis zur Raumtemperatur[s]. Hydrid-Supraleiter erreichen höhere Tc nur unter Megabar-Drücken, die für jegliche Geräteanwendung ungeeignet sind. Druckabschreckung bietet einen Weg, Hochtemperatur-Supraleiter-Eigenschaften bei Umgebungsbedingungen zu erhalten, doch die zuverlässige Stabilisierung von Phasen mit Tc über 200 K bei 1 atm ist noch nicht nachgewiesen.
Das Ziel des Raumtemperatur-Supraleiters erfordert entweder unkonventionelle Paarungsmechanismen, die nicht durch thermische Fluktuationen zerstört werden, oder die Stabilisierung konventioneller Mechanismen unter noch nicht erreichten Bedingungen. 115 Jahre nach Kamerlingh Onnes‘ Entdeckung der Supraleitung in Quecksilber bei 4,2 K ist die Kluft zwischen physikalischer Leistung und technologischer Nutzbarkeit so groß wie eh und je. Der Fortschritt liegt darin, genau zu verstehen, warum.
