Российские химики и физики открыли новые сверхпроводящие соединения водорода и двух тяжелых металлов, лантана и иттрия, которые ученым удалось стабилизировать путем добавления в них третьего элемента. Об этом в четверг сообщила пресс-служба «Сколтеха» со ссылкой на статью в журнале Materials Today.
«Лантан (La) и иттрий (Y) похожи, а их гидриды отличаются. YH6 существует, а LaH6 нет, а для LaH10 и YH10 все наоборот: LaH10 существует, а YH10 — нет. Мы обнаружили, что введением второго элемента можно стабилизировать обе эти структуры. Например, при введении 30 процентов иттрия становится стабильным LaH6, и его критическая температура сверхпроводимости несколько выше, чем у YH6», — заявил профессор «Сколтеха» Артем Оганов, чьи слова приводит пресс-служба вуза.
За последние годы химики и физики создали несколько новых типов сверхпроводников, работающих при очень высоких температурах. Так, пять лет назад российские и немецкие исследователи выяснили, что к их числу относится обычный сероводород, сжатый до нескольких миллионов атмосфер. В прошлом году их коллеги из Рочестерского университета выяснили, что смесь из метана и сероводорода сохраняет сверхпроводящие свойства и при комнатных температурах при сжатии до аналогичных давлений.
Открытие подобных соединений потребовало нового теоретического объяснения того, как эти материалы проводят ток без измеримых потерь, так как классическая теория сверхпроводимости, сформулированная еще в середине прошлого века, не допускает их существования. Пока однозначных объяснений этих свойств у ученых нет, что осложняет дальнейшие поиски сверхпроводников, способных работать при комнатной температуре и нормальном давлении.
По этой причине физики-экспериментаторы продолжают поиски «комнатных» сверхпроводников, изучая свойства различных материалов, содержащих в себе большие количества атомов водорода. К примеру, профессор Оганов и его коллеги предсказали и создали за последние три года несколько высокотемпературных сверхпроводников на базе гидридов лантана, урана, актиния и ряда других тяжелых металлов, которые вплотную приблизились к этой отметке.
Стабилизация сверхпроводника
Одним из самых перспективных соединений такого рода, как отмечает профессор Оганов, является супергидрид иттрия (YH10). Проблема заключается в том, что это вещество оказалось крайне нестабильным при любых достижимых давлениях и температурах, из-за чего химикам так и не удалось синтезировать его в чистом виде.
Российским ученым удалось решить эту проблему, обратив внимание на то, что добавление большого числа похожих, но несколько других по своим размерам и свойствам атомов других элементов может стабилизовать структуру YH10. Руководствуясь этой идеей, ученые проследили за тем, как добавление разных количеств лантана в гидрид иттрия повлияет на его стабильность и сверхпроводящие свойства.
Для получения подобных материалов ученые подготовили сплавы из иттрия и лития, содержащие в себе разные доли этих металлов, после чего сжали и нагрели их вместе со смесью, состоящей из соединенных друг с другом молекул аммиака и борана, соединения бора и водорода.
Как показали последующие наблюдения, подобный прием действительно помог стабилизировать супергидрид иттрия и при этом даже несколько улучшил его сверхпроводящие свойства. По текущим оценкам профессора Оганова и его коллег, это соединение сохраняет нулевое сопротивление при температурах, близких к минус 20 градусам Цельсия, что на несколько градусов выше, чем аналогичное значение для чистого LaH10, вычисленное теоретическим путем.
Успешное завершение этих экспериментов, как отмечают ученые, позволяет надеяться на то, что в ближайшее время они смогут создать другие «тройные» гидриды, которые будут обладать еще более интересными сверхпроводящими свойствами и сохранять стабильность при более низких давлениях и температурах.
Источник: ТАСС