• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
31.05.2023
Сколтех
5 849

При помощи цезия ученые «отобрали» электроны у лития и получили сверхпроводник

4.7

Ученые из Сколтеха, Педагогического университета Цзянсу и других исследовательских институтов предсказали существование неожиданных соединений лития и цезия, которые образуются под высоким давлением. Для этих новых веществ характерны нетрадиционные химические свойства, невиданные кристаллические структуры и сверхпроводимость: при температуре ниже 223–213 градусов Цельсия они проводят ток без сопротивления.

При помощи цезия ученые «отобрали» электроны у лития и получили сверхпроводник
При помощи цезия ученые «отобрали» электроны у лития и получили сверхпроводник / ©Getty images / Автор: Иван Беляев

Результаты исследования опубликованы в журнале Nano Letters. При нормальных условиях литий и цезий друг с другом не реагируют. Но, как оказалось, под давлением ситуация меняется и эти элементы могут образовать несколько соединений. Некоторые из них предсказывались и прежде, однако в новом исследовании научная группа из Китая, России и США обнаружила дополнительные и более стабильные фазы, всего — четыре соединения с высоким содержанием лития и диковинными формулами вроде Li14Cs, которые не найти в учебнике химии. Ученые опирались на фундаментальную теорию и более надежный, чем у предшественников, алгоритм — метод эволюционного предсказания кристаллических структур USPEX, разработанный ранее группой профессора Сколтеха и соавтора статьи в Nano Letters Артема Оганова.

«Итак, при нормальных условиях мы не ждем никакой реакции, но если бы ждали, то литий должен был бы отнимать электроны у цезия, который является наименее электроотрицательным элементом в школьной таблице Менделеева, — объясняет Оганов. — То есть с чем бы он ни реагировал, он, казалось бы, должен электроны только отдавать». Электроотрицательность — ключевая характеристика атома, которая показывает, насколько ему свойственно отбирать электроны у других, менее электроотрицательных атомов. Оганову и его коллегам ранее удалось распространить это понятие на высокие давления, что в некотором смысле перестраивает таблицу Менделеева.

«Под давлением ситуация меняется и цезий отбирает электроны у лития, а не наоборот, — продолжает ученый. — Как следствие такой необычной химии образуются четыре новых вещества. Причем два из них — Li14Cs и Li6Cs — имеют ранее неизвестные топологии кристаллической структуры». Для соединений всего двух элементов это большая редкость.

Согласно расчетам авторов исследования, открытые ими соединения лития и цезия являются сверхпроводниками. То есть при температуре ниже определенного порога, который для четырех веществ варьируется от −223 до −213 градусов, они не имеют электрического сопротивления — такие материалы давно исследуются учеными в надежде однажды создать с их помощью линии электропередачи без тепловых потерь энергии, высокопроизводительные микрочипы и сверхмощные электромагниты для поездов на магнитном подвесе и реакторов термоядерного синтеза.

«Разумеется, с точки зрения критической температуры сверхпроводники из этого исследования заведомо уступают полигидридам — так называются соединения некоторых металлов и водорода с высоким содержанием последнего. Но наша работа дает более глубокое понимание химии лития, другие соединения которого — назовем их условно „литиидами“, хотя пока неясно, существуют ли они, — могут быть интересны в плане сверхпроводимости», — подытожил Оганов, рассуждая, что атом лития очень похож на водород и мог бы гипотетически заменить его в подобных полигидридам соединениях. Как и у водорода, у лития один валентный электрон, и он тоже относится к самым легким элементам, а это благоприятно для сверхпроводимости: известно, что чем ниже масса атома, тем выше будет критическая температура соответствующего сверхпроводника, если он есть.

Как и многие другие аномалии химии высоких давлений, нетрадиционное соотношение электроотрицательностей в системе цезия и лития, когда первый отнимает электроны у последнего, предсказано опубликованной в прошлом году шкалой электроотрицательностей элементов под давлением Дуна — Оганова. Подробнее: «Новая шкала электроотрицательностей перевернула химию высоких давлений».

Помимо ученых из Сколтеха и китайского Педагогического университета Цзянсу, в исследовании принимали участие их коллеги из Невадского университета в Лас-Вегасе (США), Самарского государственного технического университета (Россия) и Северо-западного политехнического университета (Китай). Артем Оганов подтверждает получение финансирования от Российского научного фонда. 

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Сколковский институт науки и технологий — негосударственный технологический университет, расположенный в инновационном центре Сколково. Институт был создан в 2011 году при поддержке Массачусетского технологического института. Модель института предусматривает тесную интеграцию технологического образования, исследовательской работы и предпринимательских навыков. Институт ведёт обучение по программам магистратуры и PhD, рабочий язык — английский.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Предстоящие мероприятия
Позавчера, 20:04
Юлия Трепалина

Для профилактики алкоголизма среди молодежи важно не только понимать, что побуждает употреблять спиртное, но и знать, почему молодые люди могут отказываться от выпивки. Более десятка таких причин в недавнем исследовании привели ученые из Соединенных Штатов. Комплексный учет мотивов позволит предупреждать развитие пагубной привычки, отметили специалисты.

Вчера, 11:39
Александр Березин

Традиционное представление о роли человека в земных экосистемах известно: он нарушает их нормальную работу и снижает биоразнообразие. Однако первая попытка изучить следы пыльцы за последние 12 тысяч лет принесла скорее противоположные данные — как минимум для континентов, полностью расположенных в Северном полушарии.

Вчера, 17:59
Татьяна

Аппарат «Кассини», работавший на орбите Сатурна с 2004 по 2017 год, детально картировал его крупнейший спутник — Титан. Выяснилось, что ближе к полярным областям на поверхности есть моря и озера с жидкими углеводородами, куда впадают пополняемые атмосферными осадками реки. По мере изучения этой информации у исследователей возникло все больше вопросов. Каков состав жидкости и что определило очертания береговых линий? Воспользовавшись данными радарной съемки, американские ученые уточнили состав морей Кракена, Лигеи и Пунги и описали свойства их поверхностей.

Позавчера, 18:00
Александр Березин

Авторы нового исследования впервые показали, что круглые провалы в лунной поверхности не просто близки к многокилометровым пещерам на естественном спутнике Земли, но и располагают тоннелями, ведущими в глубину.

12 июля
Александр Березин

Falcon 9 Block 5 впервые за три сотни запусков дал частично неудачный полет. Ракета выводила 20 спутников компании SpaceX, с 15 связь уже пропала, еще пять могут быть потеряны в ближайшее время.

13 июля
Татьяна

Все клеточные организмы ученые ведут от гипотетического предка — LUCA. Существует масса предположений и расчетов о том, как он был устроен, где и когда возник. В новой работе исследователи из Великобритании попытались ответить на эти вопросы.

25 июня
Игорь Байдов

Ученые из Китая и Бельгии воссоздали в лаборатории условия, существовавшие на Меркурии четыре миллиарда лет назад, и выяснили, что они были идеальными для образования слоя алмазов, который с течением времени становился лишь толще.

21 июня
Nadya

Земля начала формироваться примерно 4,5 миллиарда лет назад. Чтобы понять, как это происходило в ранние периоды развития нашей планеты, ученые ищут образцы древних горных пород. Одну из таких, возрастом почти 3,5 миллиарда лет, обнаружили рядом с городом Колли в Австралии.

1 июля
Александр Березин

Необычный биологический вид, по оценке авторов новой научной работы, пригоден для заселения четвертой планеты без каких-либо предварительных условий — уже в том виде, в котором он существует сейчас. Поскольку речь идет о фотосинтетическом организме, он способен нарабатывать существенное количество кислорода. Интересно, что кандидат на терраформирование Марса сохранил жизнеспособность после месяца в жидком азоте.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий
Подтвердить?
Подтвердить?
Причина отклонения
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно