Учёные создали первый молекулярный сверхпроводник на основе бария

12.01.2021

У этого вещества оказалась уникальная молекулярная структура


© EPA-EFE/FOCKE STRANGMANN

Ученые предсказали существование уникального молекулярного сверхпроводника на основе супергидрида бария и синтезировали его. Изучение этого соединения поможет создать первые полноценные "комнатные" сверхпроводники, пишет пресс-служба Сколковского института науки и технологий. Описание работы опубликовал научный журнал Nature Communications.

За последние годы ученые создали несколько новых типов сверхпроводников, которые могут работать при очень высоких температурах. Например, сверхпроводящие свойства показывает сероводород, если сжать его до нескольких миллионов атмосфер.

Согласно классической теории сверхпроводимости, которую сформулировали в середине XX века, подобные сверхпроводники не могут существовать. Поэтому ученые, с одной стороны, пытаются осовременить эту теорию, а с другой - ищут новые соединения с подобными свойствами, чтобы изучить их свойства на практике.

Например, за последние несколько лет профессор Сколковского института науки и технологий Артем Оганов и его коллеги предсказали и синтезировали несколько высокотемпературных сверхпроводников на основе гидридов лантана, урана, актиния и ряда других тяжелых металлов.

Недавно они заинтересовались, будут ли проявлять аналогичные свойства различные формы гидридов бария. Это ближайший "соседа" лантана по периодической таблице, однако структура электронных оболочек у него совершенно иная. Ученые просчитали взаимодействия между атомами водорода и бария с помощью алгоритма USPEX, который разработали Оганов и его коллеги.

Эти расчеты показали, что теоретически возможна ранее неизвестная форма гидрида бария, в которой на каждый атом металла приходится по 12 атомов водорода. Это своеобразный рекорд для соединений подобного рода. Такое вещество должно превращаться в сверхпроводник при достаточно высокой температуре - около -253 °С.

Российские и китайские исследователи обратились за помощью к американским коллегам и попытались вместе с ними синтезировать это вещество в Институте науки Карнеги в Вашингтоне и изучить его структуру с помощью ускорителя частиц APS, установленного в Аргоннской национальной лаборатории.

Ученые обнаружили, что если сжать барий до давления в 1,4 млн атмосфер и параллельно нагреть его лазером до температуры в 1,6 тыс. кельвинов, сформируется соединение BaH12. Дальнейшие эксперименты с этим веществом показали, что молекулярная структура этого сверхпроводника уникальна.

В частности, оно состоит из молекулярных групп из двух и трех атомов водорода, взаимодействия между которыми сильно влияют на то, как электричество движется через супергидрид бария. Оганов и его коллеги надеются, что дальнейшее изучение свойств BaH12 проложит дорогу к достижению полноценной "комнатной" сверхпроводимости.

В частности, ученые предполагают, что у гидридов лантана с очень большим количество атомов водорода, а также у их соединений с барием и металлами из нижней части периодической таблицы будут еще более интересные сверхпроводящие свойства.

Источник: Тасс

Читайте другие наши новости