Уведомления
Авторизуйтесь или зарегистрируйтесь, чтобы оценивать материалы, создавать записи и писать комментарии.
Авторизуясь, вы соглашаетесь с правилами пользования сайтом и даете согласие на обработку персональных данных.
Новый материал облегчит поиск «комнатных» сверхпроводников
Ученые из Цзилиньского университета, Центра передовых исследований в области науки и технологий высокого давления (Китай) и Сколковского института науки и технологий синтезировали полигидрид лантана-церия — вещество, которое может упростить дальнейшие исследования сверхпроводников. С точки зрения необходимого охлаждения и сжатия новый полигидрид представляет собой компромисс между аналогичными соединениями двух этих металлов по отдельности, и на нем легче ставить эксперименты. Конечная цель — найти материал, который будет проводить электрический ток без сопротивления при комнатной температуре и атмосферном давлении.
Исследование опубликовано в журнале Nature Communications. Один из больших нерешенных вопросов современной физики — существует ли материал, который проводит электрический ток без сопротивления при обычном давлении и температуре? Такой сверхпроводник мог бы лечь в основу сверхбыстрых микрочипов, линий электропередачи без потерь энергии и мощных электромагнитов для поездов на магнитном подвесе, а может, и реакторов управляемого термоядерного синтеза.
В поиске «комнатного» сверхпроводника ученые исследуют несколько классов материалов, постепенно добиваясь, чтобы они были устойчивы при более низких давлениях и работали при более высоких температурах. Одна из таких групп материалов — полигидриды, вещества с очень высоким содержанием водорода. К ней относится текущий рекордсмен по высокотемпературной сверхпроводимости — полигидрид лантана LaH10 с критической температурой −23 градусов Цельсия. Но есть подвох: он нестабилен при давлении меньше 1,5 миллиона атмосфер. И наоборот: лучший результат среди веществ класса купратов принадлежит сверхпроводнику, который вовсе не требует сжатия. Зато он требует охлаждения до −140 градусов.
Ученым из Сколтеха и их китайским коллегам удалось ослабить требования к сжатию высокотемпературных полигидридных сверхпроводников. В частности, коллектив исследовал поведение системы «лантан — водород» при добавлении некоторого количества церия (до 30 процентов). Для этого сплав лантана и церия помещали в ячейку с алмазными наковальнями и нагревали в присутствии аминоборана: алмазы обеспечивали необходимое давление, а аминоборан разлагался с выделением большого количества водорода, который и реагировал со сплавом. Результат — новый сверхпроводящий полигидрид.
Лантан и церий — родственные элементы, атомы которых образуют похожие соединения и зачастую могут подменять друг друга. Но если говорить именно о сверхпроводниках, то таковыми являются LaH10 и CeH10, а также CeH9, а вот фаза LaH9 почти не наблюдается в экспериментах. Авторы новой статьи в Nature Communications решили проверить гипотезу: неустойчивую фазу, в частности LaH9, можно стабилизировать правильно подобранной примесью (в данном случае — церием), при условии, что будет иметь место перестройка структуры исходного материала. Ровно так и получилось.
Один из авторов исследования, профессор Сколтеха Артем Оганов, объясняет: «Под очень высоким давлением водород заполняет пустоты в кристаллической решетке чистого лантана с образованием супергидрида LaH10. Но если заменить примерно четверть атомов лантана на церий, то структура меняется и принимает вид, знакомый нам по гексагональному кристаллу CeH9. Таким образом, введение третьего элемента вызвало перестройку по сравнению с чистым полигидридом лантана, и это действительно стабилизировало систему: если LaH10 устойчив при 1,5 миллиона атмосфер, то нашему полигидриду достаточно давления 1 млн атмосфер, примерно как полигидридам церия, только они являются сверхпроводниками лишь при −140 градусов, а нашему веществу хватает охлаждения до −97 градусов. То есть это неплохой компромисс, а главное — подтверждение того, что логика наших рассуждений верна и мы движемся в правильном направлении».
Ученый придает большое значение проверке и уточнению правил для направленного и систематического поиска новых сверхпроводников, поскольку работает в области, в которой не так давно многие сомневались, что так называемая конвенциональная сверхпроводимость, в том числе в полигидридах, вообще может существовать при температурах выше порядка −230 градусов. Однако уже взята планка на 200 градусов выше. Сами по себе полигидриды, по мнению Оганова, едва ли выйдут за пределы физики высоких давлений, а именно устойчивость при атмосферном давлении является необходимым условием для масштабных применений в поездах, линиях электропередачи и так далее. Но их изучение позволяет лучше понять принципы, следование которым приведет нас к «комнатной» сверхпроводимости на базе других веществ.
«Полигидриды — настоящее эльдорадо для фундаментальных исследований сверхпроводников под давлением, — добавляет Оганов. — И в своей работе мы, с одной стороны, проверяем и совершенствуем приемы и инструменты, необходимые для поиска сверхпроводников в широком смысле. С другой стороны, мы нашли сравнительно неприхотливый материал для дальнейших исследований».
Соавтор научной статьи, выпускник аспирантуры Сколтеха Дмитрий Семенок, добавляет: «Наша работа интересна, помимо прочего, следующими экспериментальными наблюдениями. Некоторые образцы гидридов лантана-церия демонстрируют отрицательный температурный коэффициент электрического сопротивления в нормальном состоянии. Кроме того, критическая температура в этих сверхпроводниках зависит от направления магнитного поля, а значит, вопреки тому, что задействованы разные механизмы сверхпроводимости, эти гидриды оказываются весьма близки к купратам, в которых появление участка с отрицательным температурным коэффициентом электросопротивления является обычным явлением».
Наконец, на вопрос о других перспективных для исследования полигидридах ученые отвечают, что на данный момент наибольший интерес представляют полигидриды кальция, иттрия, лантана и магния.
Telegram 
Дзен 
VK Морские биологи впервые детально задокументировали процесс родов у диких кашалотов. Анализ видеозаписей и акустических сигналов показал, что самки из разных родственных линий временно объединяются, чтобы по очереди выталкивать новорожденного на поверхность для дыхания. Это первое доказательство взаимопомощи при родах между неродственными особями у видов, не относящихся к приматам.
Ученые Кабардино-Балкарского государственного университета им. Х.М. Бербекова более десяти лет изучают уникальные свойства кефирных зерен — природных симбиотических сообществ микроорганизмов, собранных в высокогорных районах Кавказа. Исследования показывают, они могут стать основой для новых методов лечения кишечных заболеваний, восстановления иммунитета и даже создания космического питания.
Квантовые эффекты помогают ученым во множестве сфер, но работать с ними не просто — степень определенности квантового мира концептуально отличается от того, что существует в классической физике. Чтобы подтвердить, что они работают с нужными квантовыми состояниями, физикам приходится постараться.
Морские биологи впервые детально задокументировали процесс родов у диких кашалотов. Анализ видеозаписей и акустических сигналов показал, что самки из разных родственных линий временно объединяются, чтобы по очереди выталкивать новорожденного на поверхность для дыхания. Это первое доказательство взаимопомощи при родах между неродственными особями у видов, не относящихся к приматам.
Ученые Кабардино-Балкарского государственного университета им. Х.М. Бербекова более десяти лет изучают уникальные свойства кефирных зерен — природных симбиотических сообществ микроорганизмов, собранных в высокогорных районах Кавказа. Исследования показывают, они могут стать основой для новых методов лечения кишечных заболеваний, восстановления иммунитета и даже создания космического питания.
Во время нейроанатомического исследования тканей полового члена ученые выявили высокую плотность нервных окончаний в области, которую анатомы и хирурги долгое время оставляли без должного внимания. Авторы научной работы предположили, что эта зона может играть важную роль в формировании сексуальных ощущений, и допустили, что именно там у мужчин находится аналог так называемой «точки G».
В парках некоторых стран все чаще можно заметить странную картину: синицы и воробьи вместо пуха и веточек приносят в клювах сигаретные окурки. Орнитологи из Польши решили выяснить, зачем птицы выстилают гнезда мусором, пропитанным никотином. Оказалось, пернатые нашли способ использовать вредную человеческую привычку для защиты своего потомства. Но, как это часто бывает в природе, у медали есть обратная сторона.
Марсоход «Персеверанс» обнаружил в камнях на кромке кратера Езеро спектральные признаки минерала корунда, из которого на Земле образуются рубины и сапфиры. Такие спектры на Красной планете зарегистрировали впервые. Теперь ученые пытаются понять, при каких процессах он мог там сформироваться, ведь условия на Марсе заметно отличаются от тех, в которых корунд обычно образуется на Земле.
За 10 лет лежания в почве сигаретные фильтры не растворились, а лишь замаскировались под грязь. Их пластиковые волокна распались на микрочастицы, намертво склеились с минералами и превратились во вторичный микропластик. Более того, на пятом году гниения мусор начал отравлять землю с новой силой.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно