Текст уведомления здесь

Российский студент показал дорогу к новым сверхпроводникам

Гидрид актиния должен, по расчетам, быть рекордно высокотемпературным сверхпроводящим материалом.
Добавить в закладки
Комментарии

Группа ученых во главе с Артемом Огановым из Сколтеха и МФТИ с помощью расчетов показала возможность высокотемпературной сверхпроводимости для гидридов актиния (соединений актиния и водорода). Попутно они обнаружили общий принцип, по которому можно вычислить сверхпроводимость для разных гидридов, используя одну только таблицу Менделеева. Соответствующая статья опубликована в The Journal of Physical Chemistry Letters.

Последние десятилетия научные группы по всему миру ищут материалы с высокотемпературной сверхпроводимостью — такие, у которых электрическое сопротивление падает до нуля при температурах выше точки кипения жидкого азота (-196 по Цельсию). К сожалению, физическая природа высокотемпературный сверхпроводимости пока неясна, отчего до сих пор эти поиски идут главным образом непроизводительным методом проб и ошибок. Есть предположения, что для гидридов — соединений водорода и металлов — такая сверхпроводимость будет наступать при особо высоких температурах. Но вариантов этих соединений много, и хорошо бы заранее узнать, какие из них перспективнее всего.

Авторы новой работы попробовали рассчитать точку наступления сверхпроводимости для AcH16. Оказалось, что она должна появляться в диапазоне температур от -69 до -22 по Цельсию при давлении в 1,5 миллиона атмосфер. При этом был найден принцип вычисления сверхпроводимости по периодической системе химических элементов. Артем Оганов отмечает: «Сама идея связи сверхпроводимости с таблицей Менделеева принадлежит студенту моей сколтеховской лаборатории Дмитрию Семенку. Найденный им принцип настолько простой, что удивительно, что никто не заметил его раньше».

В общем виде идея такой связи описывает распределение в таблице Менделеева элементов, способных к образованию сверхпроводящих соединений. Оказалось, что высокотемпературная сверхпроводимость возникает у тех веществ, что содержат атомы металлов, близких к заселению новой электронной подоболочки. Когда несколько электронов имеют одинаковые значения как главного квантового числа (квантовое число n, определяет энергию электрона), так и орбитальных квантовых чисел (l, характеризует форму орбиталей), то говорят, что они относятся к одной электронной подоболочке. В случае, когда атом в кристалле по параметрам своих электронов уже готов занять новую электронную подоболочку, он будет очень чувствителен к малейшим изменениям в окружающей его кристаллической решетке — например, к изменению положения близлежащих атомов. Такая чувствительность означает сильное электрон-фононное (фонон — квазичастица колебательного движения атомов в кристалле) взаимодействие.

Именно такое взаимодействие, когда электроны энергично реагируют на колебания в материале, лежит в основе традиционной сверхпроводимости. Основываясь на такой гипотезе, ученые и предположили высокотемпературную сверхпроводимость у гидридов актиния — его атомы в соединениях с водородом действительно близки к заселению новой электронной подоболочки. Чтобы проверить это, в расчетах использовался эволюционный алгоритм USPEX, ранее разработанный группой Оганова.

Следует четко понимать, что, хотя это очень высокий уровень (предыдущий рекорд был -70 по Цельсию при 1,5 миллиона атмосфер), до практического применения гидридов актиния как сверхпроводников далеко. 1,5 миллиона атмосфер создать много труднее и дороже, чем дать температуру кипящего азота. Однако новая работа заметно проясняет, где и как именно можно искать сверхпроводниковые гидриды. И на этом пути, в теории, можно найти и более практичные варианты сверхпроводников.

Добавить в закладки
Комментарии
Вам понравилась публикация?
Расскажите, что вы думаете, и мы подберем подходящие материалы