Сотрудники Сколтеха доказали наличие сверхпроводимости при высоких температурах у гидридов актиния и выявили универсальный принцип, позволяющий прогнозировать их сверхпроводимость, опираясь только на периодическую систему элементов.
Результаты исследования опубликованы в журнале The Journal of Physical Chemistry Letters.
Высокотемпературная сверхпроводимость представляет собой явление, при котором материал теряет способность проводить электрический ток, причем это происходит при температурах, превышающих температуру жидкого азота (минус 196 оЭто уникальное свойство привлекает внимание физиков, химиков и специалистов по материаловедению на протяжении нескольких десятилетий, поскольку сверхпроводящие материалы, функционирующие при комнатной температуре, предоставляют широкие перспективы для развития электроэнергетики, транспорта и других технологий.
В настоящее время вещество H обладает самым высоким зарегистрированным значением критической температуры сверхпроводимости 3При давлении в 1,5 миллиона атмосфер демонстрирует сверхпроводимость при температурах до минус 70 градусов оПодобные значения давления возможно создать в лабораторных условиях, однако их применение в реальных ситуациях не представляется возможным. Кроме того, температура пока еще существенно превышает комнатную, поэтому исследования продолжаются.
Существует вероятность, что соединения металла с водородом — гидриды — могут демонстрировать сверхпроводимость при еще более высоких температурах. Однако природа сверхпроводимости остается во многом неизученной, и исследователям приходится опираться на метод проб и ошибок.
Химики из Сколтеха и МФТИ во главе с Артемом Огановым выявили определенную закономерность в расположении элементов, формирующих сверхпроводящие соединения, в периодической таблице. По их данным, высокотемпературная сверхпроводимость свойственна соединениям, содержащим атомы металлов, близких к заполнению новой электронной оболочки.
В данном случае атом в кристалле демонстрирует высокую чувствительность к расположению соседних атомов, что приводит к сильному электрон-фононному взаимодействию – явлению, лежащему в основе обычной сверхпроводимости. Исходя из этой гипотезы, исследователи предположили возможность высокотемпературной сверхпроводимости для гидридов актиния. Проверка подтвердила гипотезу: для AcH 16 сверхпроводимость предсказана при температурах вплоть до минус 69-22 оС при давлении в 1,5 миллиона атмосфер.
«По словам Артема Оганова, идея о связи сверхпроводимости и периодической таблицы элементов принадлежит студенту его сколтеховской лаборатории, Дмитрию Семенку. Этот принцип настолько прост, что поражает, как его не обнаружили ранее.