ТАСС, 7 ноября. Российские ученые синтезировали еще один сверхпроводник на базе соединения тория и водорода. Он сохраняет свои свойства при температуре -112 °С. Его описание и результаты опытов опубликовал научный журнал Materials Today.
"Современная теория и наш метод USPEX в очередной раз показывают удивительную предсказательную мощь. Вещество ThH10, не вписывающееся в рамки классической химии и, предположительно, обладающее уникальными свойствами, подтверждено теперь и экспериментом. Причем качество этих данных, полученных в лаборатории Ивана Трояна, оказалось весьма высоким", - рассказал один из авторов работы, профессор "Сколтеха" и МФТИ Артем Оганов.
За последние годы химики и физики создали несколько типов сверхпроводников, которые работают при очень высоких температурах. К примеру, три года назад российские и немецкие исследователи выяснили, что к числу подобных материалов относится обычный сероводород, сжатый до нескольких миллионов атмосфер. Для самых удачных версий этого соединения температура приближается к отметке -70 °С, что сопоставимо с температурами в Антарктике.
Открытие подобных соединений потребовало нового теоретического объяснения того, как эти материалы проводят ток без измеримых потерь. Дело в том, что классическая теория сверхпроводимости, которую сформулировали еще в середине прошлого века, не допускает их существования.
Год назад Оганов и его коллеги, просчитывая свойства различных соединений водорода и тяжелых металлов при помощи алгоритма USPEX, обнаружили, что подобные особенности есть у соединений водорода и некоторых тяжелых элементов с особой структурой электронных оболочек. К их числу относятся уран, актиний, лантан, иттрий, натрий и некоторые другие металлы.
Позже одно из таких соединений - гидрид лантана - российские и американские физики успешно синтезировали. Оно оказалось очень интересным высокотемпературным сверхпроводником, свойства которого сохранялись даже при -23 °С, но при давлении в почти 2 млн атмосфер.
На пути к комнатной сверхпроводимости
Открытие этого вещества подтолкнуло Оганова и его команду продолжить исследования, пытаясь открыть другие материалы, которые бы оставались стабильными при более низких давлениях. Как показали расчеты российских физиков, одним из самых перспективных кандидатов на эту роль стало соединение тория и десяти атомов водорода - ThH10. Это вещество становится сверхпроводником при температуре -32 °С, однако при этом его следует сжать не на 2 млн, а на 1 млн атмосфер.
Оганов и его коллеги проверили это предсказание на практике с помощью алмазной наковальни, которая установлена в Институте кристаллографии РАН. Сжав смесь из тория и водорода до давления в 850 тыс. атмосфер, ученые получили материал, чья структура соответствовала предсказанным свойствам ThH10.
Исследователи не смогли измерить свойства сверхпроводника при низких давлениях, однако они провели подобные замеры для давления в 1,7 млн атмосфер. В этом случае гидрид тория становился сверхпроводником при температуре -112 °С, что полностью соответствовало предсказаниям Оганова и его коллег.
Как надеются ученые, дальнейшие опыты с ThH10 помогут проверить, действительно ли он остается сверхпроводником и при более низких давлениях и высоких температурах, а также открыть новые соединения такого рода.
"Гидрид тория - это лишь отдельное звено большого, динамично развивающегося класса гидридных сверхпроводников. Я считаю, что в ближайшие годы гидридная сверхпроводимость покинет криогенную область и перейдет в плоскость конструирования электронных устройств на их основе", - подытожил еще один автор исследования, аспирант "Сколтеха" Дмитрий Семенок.