Eine Studie in Science berichtet, dass in Bi₂Sr₂CaCu₂O₈+δ der lokale Beginn der Elektronenpaarung mit der Energie des lokalen Pseudogaps zusammenfiel. Die Messwerte variierten je nach Ort und erreichten bis zu 70 meV. Dieser Wert ist ein lokales Maximum, kein Mittelwert für das gesamte Material. Die Studie

Was die Messung im Cuprat zeigte

Ein Pseudogap ist eine teilweise Energielücke, die in Kupferoxid-Supraleitern, den Cupraten, auftritt. Ob sie mit der Bildung von Elektronenpaaren zusammenhängt, ist eine zentrale Frage: Die Paarbildung ist ein möglicher Schritt hin zur Supraleitung, bedeutet für sich genommen aber noch nicht, dass der Strom widerstandslos fließt.

Die Forschenden untersuchten Bi₂Sr₂CaCu₂O₈+δ, auch Bi-2212 oder BSCCO genannt. Ihre lokale Messung ergab einen Sprung in der effektiven Ladung, der mit dem Beginn der Paarung zusammenfiel. An den untersuchten Stellen lag dieser Beginn jeweils bei der lokalen Pseudogap-Energie.

Wie elektrisches Rauschen Elektronenpaare verrät

Die Forschenden kombinierten Rastertunnelmikroskopie (STM) mit lokaler Schrotrauschenspektroskopie. Das STM erfasst den Tunnelstrom an ausgewählten Stellen der Materialoberfläche; über die angelegte Spannung lässt sich die untersuchte Energie auswählen. Zugleich messen die Forschenden kleine Schwankungen im Strom, das Schrotrauschen.

Aus diesem Rauschen lässt sich eine effektive Ladung für die tunnellierenden Teilchen ableiten. Wenn Elektronen paarweise übertragen werden, verändert sich das Rauschsignal. Im untersuchten Cuprat zeigte sich dabei ein kleiner Sprung der effektiven Ladung. Die Messung weist also nicht einfach eine Verdopplung nach, sondern liefert ein Signal, das die Autorinnen und Autoren als Hinweis auf Paarbildung deuten. Die Ergebnisse und ihre Interpretation

Der Wert von bis zu 70 meV beschreibt die stärkste gemessene lokale Paarungsenergie, nicht einen einheitlichen Zustand des gesamten Cuprats.

Was die 70 meV bedeuten

Die ermittelte Paarungsenergie unterschied sich von Messort zu Messort und erreichte an einzelnen Stellen bis zu 70 meV. Die Zahl beschreibt damit die obere Grenze der berichteten lokalen Messwerte. Sie ist weder ein Durchschnitt noch ein Wert, der überall in der Probe galt.

Die Autorinnen und Autoren folgern, dass eine Erklärung des Pseudogaps allein durch lokale elektronische Ordnungsmuster nicht zu ihrem Ergebnis passt. Solche Muster sind damit nicht grundsätzlich ausgeschlossen: Sie können nach ihrer Interpretation gemeinsam mit der Elektronenpaarung auftreten oder mit ihr verflochten sein. Die Studie in Science

Paarbildung ist noch keine Supraleitung

Elektronen können sich zu Paaren verbinden, bevor diese sich als Ganzes kohärent verhalten. Phasenkohärenz bezeichnet dieses abgestimmte kollektive Verhalten; es ist mit dem supraleitenden Zustand verbunden. Die Studienautoren sehen darin einen möglichen Faktor, der höhere Übergangstemperaturen begrenzen könnte. Das ist ihre Interpretation, kein Nachweis eines Weges zu Raumtemperatur-Supraleitung.

Die Messung erfasste das Paarungssignal nicht oberhalb der Übergangstemperatur Tc. Damit zeigt die Studie, was im untersuchten Material an den gemessenen Stellen geschah, beantwortet aber nicht, ob das Signal auch oberhalb von Tc auftritt.

Drei Daten zur Veröffentlichungsgeschichte

Der gleichnamige Vorabdruck der Autoren erschien am 24. September 2024 auf arXiv. Der Vorabdruck Der Archiv-Eintrag der American Physical Society führt einen verwandten Abstract für den 18. März 2025 auf. Der APS-Eintrag Science veröffentlichte die Arbeit am 5. November 2026 im Druck. Die Zeitschriftenveröffentlichung war damit ein späterer Publikationsschritt, nicht die erste öffentliche Erwähnung des Ergebnisses. Der Artikel in Science