Обнаружены новые высокотемпературные сверхпроводники — тройные гидриды лантана и иттрия
Группа ученых под руководством профессора Сколтеха Артема Оганова изучила структуру и свойства тройных гидридов лантана и иттрия. Выяснилось, что включение в состав двойного гидрида дополнительного элемента позволяет добиться стабилизации кристаллической структуры, которая не может существовать в бинарных соединениях.
Результаты исследования опубликованы в журнале Materials Today. Долгое время рекорд высокотемпературной сверхпроводимости удерживали соединения меди – купраты, но в 2014 году все поменялось, когда предсказали необычное соединение состава H3S, для которого была определена высокотемпературная сверхпроводимость при температуре 191-204 градусов Кельвина. Действительно, в том же году этот гидрид серы получили экспериментально и доказали его рекордную сверхпроводимость.
Вслед за этим многие лаборатории высоких давлений занялись и другими соединениями, аномально богатыми водородом – супергидридами. Были найдены еще более высокотемпературные сверхпроводники: LaH10 (при давлении два миллиона атмосфер сверхпроводимость в нем наблюдается при 250-260 K) и предсказан гидрид близкого к лантану иттрия – YH10. Но YH10, который оказался нестабильным и синтезировать его в чистом виде до настоящего момента никому не удавалось.
Возможность дальнейшего повышения критической температуры двойных гидридов на этом исчерпалась, и химики стали работать над тройными гидридами. Это направление сейчас наиболее перспективно в области гидридной сверхпроводимости. Так, в 2020 году, после более чем ста лет поисков и исследований, был синтезирован первый комнатный сверхпроводник (тройной гидрид серы и углерода) с критической температурой + 15 градусов Цельсия.
В новой работе ученые из Сколтеха, Института Кристаллографии РАН и центра «Высокотемпературной сверхпроводимости и квантовых материалов» имени В. Л. Гинзбурга изучили тройные гидриды лантана и иттрия, с разным соотношением этих элементов. «Лантан и иттрий похожи, а их гидриды отличаются. YH6 существует, а LaH6 нет, а для LaH10 и YH10 все наоборот: LaH10 существует, а YH10 – нет.
Мы обнаружили, что введением второго элемента можно стабилизировать обе эти структуры. Например, при введении 30 процентов иттрия становится стабильным LaH6, и его критическая температура сверхпроводимости несколько выше, чем у YH6», – рассказывает Артем Оганов.
Другой результат исследования — выяснение общих особенностей сверхпроводимости тройных гидридов. «Мы поняли, что при переходе к тройным и четверным гидридам их структуры становятся все менее и менее упорядоченными, а ширина сверхпроводящего перехода существенно увеличивается. Такие соединения требуют более длительного и интенсивного лазерного нагрева, чем бинарные гидриды», — говорит первый автор статьи, аспирант Сколтеха Дмитрий Семенок. По мнению ученых, исследование тройных гидридов – это хорошая стратегия для стабилизации нестабильных соединений и для усиления их сверхпроводящих свойств.
Telegram 
Дзен 
VK 
