Поиск - новости науки и техники

Российские ученые синтезировали «невозможный» сверхпроводник

02.10.19

Исследователи из России вместе с коллегами из США и Китая синтезировали “запрещенное” классической химией соединение водорода и церия, СеH9 которое демонстрирует сверхпроводимость при сравнительно низком давлении в 1 млн атмосфер. Работа опубликована в журнале Nature Communications.

Материалы, способные проводить ток без сопротивления, называются сверхпроводниками и лежат в основе мощных электромагнитов, например тех, что ускоряют частицы на Большом адронном коллайдере. Их недостаток в том, что они сохраняют свои свойства лишь при очень низких температурах и высоких давлениях. Открытие сверхпроводников, работающих при нормальных условиях, позволило бы передавать электроэнергию по ЛЭП без потерь, удешевить медицинские томографы и поезда на магнитной подушке.

«Невозможный» супергидрид церия.

Считается, что при чрезвычайно сильном сжатии  водород должен стать твердым металлом. Но для этого требуется колоссальное давление в 5 млн атмосфер. Для сравнения: давление в центре Земли составляет 3,6 млн атмосфер.

«Поэтому материаловеды идут по другому пути: синтезируются так называемые запрещенные соединения разных элементов — например, лантана, серы или церия — и водорода, с повышенным содержанием последнего», — поясняет автор исследования Артём Оганов, профессор Сколтеха и Московского физико-технического института.

Чтобы получить супергидрид церия, ученые поместили в камеру с алмазными наковальнями микроскопический образец металла церия и вещество, выделяющее при нагревании газообразный водород. Для проведения реакции этот образец сжимали между двумя плоскими алмазами, достигая необходимого давления. При этом содержащий водород реагент нагревался лазером.

Кристаллическая структура полученного авторами исследования «запрещенного» соединения — супергидрида церия, CeH9. Атомы церия показаны в виде красных сфер. Черным показаны атомы водорода и химические связи между ними.

«Хотя сверхпроводящие свойства супергидрида церия проявляются только при охлаждении до −200 градусов Цельсия, этот материал интересен тем, что стабилен при более низком давлении (1 млн атмосфер), чем полученные ранее супергидриды серы и лантана. С другой стороны, супергидрид урана UH7, который мы с коллегами предсказали и получили в прошлом году, стабилен при еще более низком давлении (0,2 млн атмосфер), зато он требует большего охлаждения (−219°C)», — рассказывает соавтор работы Иван Круглов.

Науке почти ничего не известно о свойствах тройных соединений, где помимо водорода присутствуют атомы сразу двух металлов. Поскольку вариантов таких соединений очень много, исследователи планируют использовать алгоритмы искусственного интеллекта для отбора самых перспективных тройных систем.

Андрей Горбачев

Андрей Горбачев

Нет комментариев