Нові супергідриди церію відкривають шлях до створення «ідеальних» надпровідників

0
16

Вчені сколтеха і їх китайські колеги експериментально продемонстрували надпровідність у супергідридів церію ceh9 і ceh10, зробивши важливий крок на шляху до створення матеріалів, здатних переходити в надпровідний стан при кімнатній температурі і більш низьких тисках. Результати дослідження опубліковані в журналі physical review letters.

Надпровідність-надзвичайно цікава фізична властивість деяких матеріалів, обумовлене відсутністю втрат енергії і, отже, нульовим електричним опором матеріалу. Однак досягнення надпровідності-завдання не з легких. Домогтися надпровідності можна або при екстремально низьких температурах (не вище 135 к, що відповідає -138 ос), або при екстремально високому тиску (в 2019 році вчені встановили, що гідрид лантану lah10 стає надпровідником при температурі -23 ос і тиску в 1,7 мільйона атмосфер, а в 2020 році надпровідність була виявлена у речовини з невідомим складом в системі s-c-h при температурі +15 ос і тиску в 2,7 мільйона атмосфер). Вчені ведуть активний пошук сполук, що володіють надпровідністю при температурах, близьких до кімнатної, але не вимагають при цьому позамежних рівнів тиску.

Професор сколтеха артем р. Оганов і аспірант дмитро семенок вже не перший рік проводять теоретичні та експериментальні дослідження в області надпровідності. Нещодавно вони спільно з групою китайських вчених під керівництвом професорів тіан цуї (tian cui) і сяолі хуанг (xiaoli huang) з цзіліньского університету завершили чергове дослідження, в ході якого надпровідність була продемонстрована у двох супергідридів церію — відкритого в 2019 році ceh9 і у вперше синтезованого ceh10.

«гідриди церію відрізняються тим, що демонструють стабільність і надпровідність з критичною температурою до 100-110 k при більш низьких тисках (близько 0,8 мільйона атмосфер) в порівнянні з усіма іншими супергідридами. Ці сполуки — ідеальний об’єкт для подальших досліджень механізму надпровідності гідридів, а також створення інших надпровідників, що володіють стабільністю при ще більш низьких тисках», — йдеться в статті.

Ілюстрація. Структура супергідриду церію ceh10. Автори дослідження синтезували цю речовину і показали, що для нього характерна високотемпературна надпровідність.джерело: павло одінев / сколтех

«раніше ми встановили, що між положенням елемента в періодичній системі менделєєва і надпровідністю гідриду існує дуже тісний зв’язок, і, як ми вважаємо, це відноситься не тільки до гідридів. Наприклад, лантан (la) і церій (ce) в таблиці менделєєва розміщуються по сусідству, і гідриди цих елементів є високотемпературними надпровідниками, але ведуть вони себе по-різному: lah10 переходить в надпровідний стан при більш високих температурах, в той час як ceh10 володіє стабільністю при більш низьких тисках», — зазначає професор артем р. Оганов.

Автори статті підкреслюють, що більшість бінарних гідридів вже вивчені.

» тепер нам належить зрозуміти, яким чином потрібно з’єднати елементи, щоб досягти надпровідності при більш високих температурах і більш низькому тиску в потрійних гідридах. Елементи, що дають високотемпературні надпровідники, нам вже добре відомі; залишається тільки зрозуміти, які їх комбінації можна стабілізувати при більш низьких тисках. Образно кажучи, окремі ноти у нас вже є, і нам потрібно включити уяву, щоб ці ноти склалися в красиву мелодію», — додає дмитро семенок.

Дослідження проводилося за участю фахівців цзіліньского університету, університету нінбо і центру перспективних досліджень і технологій високого тиску (кнр).