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 🔥
Более 35 % атакованных хакерами американских компаний теряют свыше $100 тыс., а 4 % — больше $1 млн 10 мин.
В Steam стартовал октябрьский фестиваль «Играм быть» — это сотни демоверсий ожидаемых проектов 2 ч.
YouTube сделала разрешение 4К доступным только платным подписчикам — пока только некоторым 2 ч.
Новым игрокам в Overwatch 2 понадобится свыше $12 тыс. для покупки всех косметических предметов из первой части 3 ч.
Слухи: хронометраж заставочных роликов в God of War Ragnarok будет сопоставим с двумя полнометражными фильмами 4 ч.
Еженедельный чарт Steam: засилье FIFA 23, рекордный взлёт Need for Speed Heat и физическая VR-песочница BONELAB 6 ч.
Минфин РФ захотел деанонимизировать пользователей игровых валют 7 ч.
Роскомнадзор проведёт проверку в связи с утечкой данных клиентов DNS 8 ч.
Видео: оружие и способности проповедника в новом геймплейном трейлере Warhammer 40,000: Darktide 10 ч.
Авторы файтинга Guilty Gear Strive дадут попробовать кроссплей между PC и PlayStation в середине месяца 10 ч.
Смартфоны на чипах MediaTek возглавили сентябрьские рейтинги AnTuTu — Dimensity 9000+ обогнал Snapdragon 8+ Gen 1 3 мин.
GeForce RTX 3060 стала самой популярной видеокартой среди пользователей Steam, но есть нюанс 17 мин.
Выделенных Евросоюзом инвестиций не хватит, чтобы захватить 20 % мирового рынка полупроводников 3 ч.
В начале 2023 года на рынок выйдут мониторы с 27- и 32-дюймовыми OLED-панелями от LG Display 3 ч.
Google может разблокировать контроллеры Stadia — это позволит их использовать на других платформах 5 ч.
Необычная видеокарта XFX Radeon RX 6700 XL с 10 Гбайт памяти показалась на фото 5 ч.
Цены на память DRAM и NAND будут падать вплоть до второй половины 2023 года — производителям придётся сокращать выпуск 5 ч.
Arm-процессоры AWS показали выдающуюся энергоэффективность при тестах в японских 5G-сетях 6 ч.
«Сберавтотех» и «Камаз» заявили, что готовы выпустить беспилотные грузовики на дороги общего пользования, но им пока не разрешают законы 6 ч.
Астероид Рюгу родился, отколовшись от большего тела во внешней Солнечной системе 4 млрд лет назад, выяснили учёные 6 ч.