ТАСС, 1 июля. Российские ученые открыли новые сверхпроводящие соединения водорода и двух тяжелых металлов, лантана и иттрия, которые удалось стабилизировать путем добавления в них третьего элемента. Описание исследования опубликовал научный журнал Materials Today, кратко об этом пишет пресс-служба Сколковского института науки и технологий.
"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 % иттрия становится стабильным LaH6, и его критическая температура сверхпроводимости несколько выше, чем у YH6", – рассказал один из авторов работы, профессор Сколковского института науки и технологий Артем Оганов.
За последние годы ученые создали несколько новых типов сверхпроводников, работающих при очень высоких температурах. Например, к числу таких соединений относится обычный сероводород, если приложить к нему давление в несколько миллионов атмосфер. В прошлом году исследователи из Рочестерского университета выяснили, что смесь из метана и сероводорода сохраняет сверхпроводящие свойства и при комнатных температурах, если сжать ее 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.
Поэтому экспериментаторы продолжают поиски "комнатных" сверхпроводников, изучая свойства различных материалов с большим количеством атомов водорода. К примеру, Оганов и его коллеги за последние три года предсказали и создали несколько высокотемпературных сверхпроводников на базе гидридов лантана, урана, актиния и ряда других тяжелых металлов, которые вплотную приблизились к этой отметке.
Один из самых перспективных соединений такого рода, по словам Оганова, – это супергидрид иттрия (YH10). Однако это вещество крайне нестабильно при любых достижимых давлениях и температурах, из-за чего химикам так и не удалось синтезировать его в чистом виде.
Российские ученые решили эту проблему. Они обратили внимание, что стабилизировать структуру супергидрида иттрия можно, если добавить в него множество похожих, но несколько других по своим размерам и свойствам атомов других элементов. Руководствуясь этой идеей, ученые проследили, 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 c разными долями 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.
Дальнейшие наблюдения показали, что подобный прием действительно помог стабилизировать супергидрид иттрия и при этом даже несколько улучшил его сверхпроводящие свойства. По текущим оценкам Оганова и его коллег, это соединение сохраняет нулевое сопротивление при температурах, близких к –20 °С, что на несколько градусов выше, чем аналогичное значение для чистого LaH10, вычисленное теоретическим путем.
Результат этих экспериментов, по словам ученых, позволяет надеяться, что в ближайшее время можно будет создать другие "тройные" гидриды с еще более интересными сверхпроводящими свойствами, которые будут оставаться стабильными при более низких давлениях и температурах.