Новости Hardware

Российские и китайские учёные нащупывают путь к «комнатной» сверхпроводимости

Эффект сверхпроводимости сулит качественно иную передачу электроэнергии, когда практически не будет потерь от транспортировки по сетям передачи. Препятствием на этом пути остаётся необходимость значительного охлаждения материалов для появления сверхпроводимости. В идеале необходимо найти металлы, у которых сверхпроводимость проявлялась бы при комнатной температуре. На днях шаг в эту сторону сделала группа российских и китайских учёных.

Учёные из Сколково и Цзилиньского университета (Китай) смогли создать соединение, которое невозможно предсказать или описать классической химией. В ходе серии экспериментов было получено соединение водорода с празеодимом, металлом из группы лантаноидов. Водородные соединения или гидриды, как принято считать в последние полтора десятилетия, могут являться отличными сверхпроводниками. Вот только получить металлический водород можно в условиях огромных давлений свыше 4 миллионов атмосфер.

В поставленном эксперименте металлический празеодим помещался в наполненную водородом среду и сжимался между двумя алмазными конусообразными «наковальнями». При этом образец нагревался с помощью лазера. В условиях нагрева и давления 40 ГПа вещества вступали в реакцию и получалось искомое соединение PrH3. Одна проблема, в таких условиях алмазные «наковальни» вступают в реакцию с водородом и могут разрушаться.

Чтобы избежать разрушения алмазного инструмента, учёные поменяли чистый водород на такое его соединение, как боран аммония. Это вещество содержит много водорода, который выделяется при нагреве и вступает в соединение с празеодимом. Только вот в процессе синтеза получилось соединение PrH9 с намного большим числом атомов водорода, чем может удержать празеодим в рамках классической химии. Такие «невозможные» молекулы описываются с использованием «квантовой» химии.

«Формально электронное строение атома празеодима не позволяет ему образовывать такое большое количество связей с другими атомами. Однако существование подобных «неправильных» соединений можно предсказать сложными квантовыми расчетами и подтвердить экспериментами».

Получение PrH9 не стало неожиданностью. Ранее учёные похожим образом синтезировали соединения водорода с лантаном — металлом из той же группы. Однако изучение нового соединения выявило интересную особенность. Выяснилось, что гидрид празеодима переходит в состояние сверхпроводника при температуре в −264 °С, что намного ниже температуры сверхпроводимости гидрида лантана LaH10. Иными словами, молекулы похожего строения повели себя непредсказуемо.

Выяснилось, что атомы празеодима, кроме того, что они являются донорами электронов, ещё несут с собой небольшие магнитные моменты, которые подавляют сверхпроводимость. Это явление ведёт к тому, что температура появления сверхпроводимости падает. Эффект, на первый взгляд, отрицательный, ведь нам нужно повышать температуру сверхпроводимости. Но выявленное явление чётко указывает, с какими металлами лучше иметь дело для поиска «комнатной» сверхпроводимости, а с какими нет.

В частности, для этого лучше использовать металлы из «пояса лабильности», расположенного между II и III группами таблицы Менделеева, а из лантаноидов ближе всего к «поясу лабильности» лантан и церий. Ждём новых экспериментов.

Источник:

Если вы заметили ошибку — выделите ее мышью и нажмите CTRL+ENTER.
Материалы по теме
window-new
Soft
Hard
Тренды 🔥
Илон Маск предупредил, что удалит 1,5 млрд аккаунтов Twitter 2 ч.
Против Rackspace подан коллективный иск в связи с недельной недоступностью облачного сервиса Microsoft Exchange 4 ч.
Бывший глава FTX может оказаться причастен к краху криптовалюты Terra 5 ч.
Twitter будет сообщать пользователям, если они окажутся под «теневым баном» и позволит оспорить его 6 ч.
В работе приложений «Тинькофф», «Альфа-банка» и «Сбера» произошёл сбой 6 ч.
Приложение «Ножницы» для Windows 11 научилось делать записи экрана 6 ч.
Анонсирован кооперативный шутер Crime Boss: Rockay City с атмосферой 90-х и Чаком Норрисом 7 ч.
Создатели Elden Ring показали первый трейлер экшена Armored Core VI — разработкой руководит ведущий дизайнер Sekiro: Shadows Die Twice 8 ч.
Глава Epic Games заявил, что пойдёт до конца в борьбе с Apple 8 ч.
Сиквел кооперативного боевика Remnant: From the Ashes выйдет в 2023 году с полным переводом на русский 8 ч.
NASA заказало за почти $100 млн разработку скафандра нового поколения для астронавтов 24 мин.
Представлен бюджетный дрон DJI Mini 3 — 38 минут в воздухе, 4К-видео и цена от $409 31 мин.
Японские учёные открыли кофейные органические светодиоды: они экологичны и работают лучше обычных 2 ч.
Huawei представила Watch Buds — смарт-часы со встроенными беспроводными наушниками за $429 2 ч.
Broadcom отчиталась о высоком спросе на свои чипы, но загадывать на будущее не стала 3 ч.
Oppo показала гибкие смартфоны Find N2 и Find N2 Flip, которые представит на следующей неделе 4 ч.
Ericsson продала убыточный IoT-бизнес компании Aeris 4 ч.
Китайский разработчик SSD-контроллеров Yeestor Microelectronics проведёт IPO 4 ч.
Huawei начала лицензировать ключевые технологии 5G конкурентам — Oppo и Samsung 5 ч.
Возрождение японского производства чипов началось с Бельгии — технологии для 2-нм техпроцесса предоставит IMEC 5 ч.