Charakteristisch für einen Supraleiter ist dessen Sprungtemperatur: oberhalb dieser Temperatur befindet sich das Material im normal leitenden, unterhalb im supraleitenden Zustand. Man unterscheidet zwischen den normalen Supraleitern und den Hochtemperatursupraleitern. Der Vorteil der Hochtemperatursupraleiter liegt in der höheren Sprungtemperatur und sie müssen nicht aufwendig mit flüssigem Helium, sondern preiswerter mit flüssigem Stickstoff gekühlt werden.
Der elektrische Widerstand beruht auf der Streuung der für den Stromtransport verantwortlichen Elektronen an den umgebenden Atomen. Die 1957 von John Bardeen, Leon Neil Cooper und John Robert Schrieffer entwickelte und nach ihnen benannte BCS-Theorie erklärt den Mechanismus der Supraleitung damit, dass unterhalb der Sprungtemperatur diese Elektronen ihre wechselseitige Abstoßung überwinden und sich zu sogenannten Cooper-Paar zusammenschließen. Diese bewegen sich kollektiv durch den Supraleiter und nicht ungeordnet wie die Leitungselektronen. Die für die Paarbildung benötigte Energie entstammt den thermischen Schwingungen des umgebenden Atomgitters. Mit der BCS-Theorie lässt sich zwar das Verhalten vieler normaler Supraleiter gut beschreiben, allerdings ist bisher nicht richtig verstanden, wie die Bildung der Elektronenpaare in den erst 1986 entdeckten Hochtemperatursupraleitern zustande kommt.
Van der Marel und seine Kollegen untersuchten den mit dem Kürzel Bi-2212 benannten Hochtemperatursupraleiter aus Bismut, Strontium, Calzium, Kupfer und Sauerstoff, dessen Sprungtemperatur bei etwa minus 185 Grad Celsius liegt. Die Wissenschaftler analysierten das vom Material ober- und unterhalb der Sprungtemperatur reflektierte Licht und fanden heraus, dass im supraleitenden Zustand mehr infrarotes, also energieärmeres Licht absobiert wird als im normal leitenden Zustand.
Nach van der Marel lässt dieses Ergebnis darauf schliessen, dass sich die Elektronen im Bi-2212 zu Paaren zusammenfinden, da sie die niedrigste kinetische Energie besitzen und deshalb zur Paarbildung nicht viel Energie benötigen. Wenn die Verschiebung des reflektierten Lichts in allen Hochtemperatursupraleitern beobachtet werden könnte, so van der Marel in einem Interview mit Physics Web, so wäre dies ein Indiz, dass der BCS-Mechanismus nicht der einzige Weg zur Supraleitung ist. “Wir stehen noch am Anfang dieser Art von Experimenten”, so van der Merel weiter, “im Moment können wir nicht sagen, ob dies eine Eigenschaft aller Hochtemperatursupraleiter ist oder eine Besonderheit von Bi-2212. “
