• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
30.08.2023
Сколтех
11 316

Ученые из Сколтеха обнаружили гидрид олова со свойствами «странного» металла

4.4

Исследователи из Сколтеха, Института кристаллографии РАН и Центра высоких давлений HPSTAR в Пекине (Китай) продолжают работу над проектом по изучению сверхпроводимости гидридов — соединений металлов с водородом, образующихся при высоком давлении. Такие соединения, как ожидают ученые, смогут работать при более высоких температурах, чем купратные сверхпроводники.

Ученые из Сколтеха обнаружили гидрид олова со свойствами «странного» металла
Ученые из Сколтеха обнаружили гидрид олова со свойствами «странного» металла / © Getty images / Автор: Visellia Orfius

Совместно с коллегами из других ведущих научных институтов России, Китая, Германии и США исследователи опубликовали статью в журнале Advanced Science, в которой представили ранее неизвестные гидриды олова.

Сверхпроводимость — это свойство материала проводить электричество без потерь и сопротивления. Сверхпроводники существенно упрощают передачу электрического тока и используются в новых технологических разработках — например, в больших магнитах или квантовых компьютерах, которые в миллионы раз быстрее решают задачи, практически недоступные для обычных компьютеров. Однако пока такие технологии дорогие из-за того, что существующие сверхпроводники могут работать только при очень низких температурах — в основном ниже минус 196 градусов Цельсия.

«Тема гидридной высокотемпературной сверхпроводимости становится всё более популярной из-за открытия новых материалов с рекордными критическими температурами. В такой ситуации очень важно понимать и изучать физические механизмы проводимости и сверхпроводимости в гидридах, а также структуру новых материалов, иначе можно получить некорректные данные. В наших исследованиях эта задача успешно решается», — рассказывает соавтор работы, старший преподаватель в Проектном центре по энергопереходу Александр Квашнин.

Группа ученых из Сколтеха и Центра высоких давлений HPSTAR в Пекине проводит эксперименты, чтобы приблизиться к достижению комнатной температуры сверхпроводимости. «Ранее мы исследовали сверхпроводящие гидриды тория, иттрия, церия, лантана-иттрия и лантана-церия при давлении до двух миллионов атмосфер. Максимальная температура, которой нам удалось достичь, была около 253 градусов Кельвина (приблизительно минус 20 градуса Цельсия)», — рассказывает соавтор исследования и выпускник Сколтеха, научный сотрудник в Центре высоких давлений HPSTAR, Дмитрий Семенок.

В новой статье ученые изучили химическое взаимодействие между оловом (Sn) и водородом (H2) под давлением 180-240 гигапаскалей с помощью электротранспортных измерений и синхротронной рентгеновской монокристальной и порошковой дифракции.

«Для экспериментов мы используем алмазные камеры высокого давления с двумя алмазными наковальнями, которые с усилием прижимаются друг к другу. Между ними помещается небольшой образец исследуемого материала. В рамках этой работы мы загружали в камеру жидкий станнан — молекулярный гидрид олова SnH4. При сдавливании алмазов в области диаметром 50 микрометров развивается огромное давление — до 2-2.5 миллионов атмосфер. В результате свойства вещества изменяются и образуются новые соединения олова с водородом.

Прозрачная жидкость SnH4 превращается в полупроводник, потом становится металлом, а затем сверхпроводником с критической температурой в 72 градуса Кельвина. Электротранспортные свойства мы исследовали, используя металлические контакты на алмазе и пропуская электрический ток через образец. Структуру новых гидридов олова мы изучали с использованием монокристальной и порошковой синхротронной дифракции», — описывает процедуру эксперимента Дмитрий Семенок.

По словам исследователей, SnH4 под давлением проявляет необычные свойства: электрическое и магнитное сопротивление этого гидрида в несверхпроводящем состоянии практически линейно зависят от температуры и приложенного магнитного поля соответственно. Верхнее критическое магнитное поле также линейно зависит от температуры, отклоняясь от общепринятых моделей. Поведение тетрагидрида олова оказывается очень похожим на поведение купратных сверхпроводников, которые принято характеризовать как «странные», нефермижидкостные, металлы.

«Странные» металлы проводят электричество не так, как обычные. На рассеяние электронов и электрическое сопротивление в них влияют не только тепловые колебания решетки и электроны, но и другие факторы и экзотические частицы, например, сверхпроводящие флуктуации, магноны, волны спиновой и зарядовой плотности.

«Наша работа является одним из первых связующих звеньев между богатой на квантовые эффекты областью купратной сверхпроводимости и гидридной сверхпроводимостью при высоких давлениях. При этом другие сверхпроводящие гидриды с большой практической значимостью (например, супергидрид лантана LaH10) также могут оказаться „странными“ металлами. Детальное исследование их свойств еще впереди», — продолжает Дмитрий Семенок.

Ученые планируют продолжать исследования физических свойств сверхпроводящих гидридов металлов с акцентом на квантовые эффекты в них при сверхнизких температурах. Особенный интерес у группы исследователей вызывают гидриды церия, CeH9 и CeH10, большие образцы которых могут быть получены при значительно более низком давлении около одного миллиона атмосфер. 

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, 13:00
Сколтех

Ученые из Сколтеха, Цзилиньского университета и Центра передовых исследований в области науки и технологий высокого давления в Пекине (HPSTAR), а также их немецкие коллеги синтезировали и исследовали новый тип сверхпроводника с высоким содержанием водорода — супергидрид лантана типа A15 с формулой La4H23. Новый материал обладает сверхпроводимостью при температуре ниже −168 градусов и давлении в 1,2 миллиона атмосфер.

Вчера, 08:27
Александр Березин

Популярная гипотеза о доставке большого объема легких элементов на древнюю Землю с кометами и астероидами получила существенный удар: «импорт» был весьма невелик. Значит, вода и многие другие элементы для возникновения жизни никогда не исчезали с лица нашей планеты.

Вчера, 16:57
ПНИПУ

Шаровая молния — выдумка или реальное явление, что такое темная материя и как она влияет на массу Вселенной? Для чего предназначены узоры на кончиках пальцев? Как мы «заражаемся» зевотой и почему мы чихаем, глядя на солнце? Отчего правшей больше, чем левшей и что нужно, чтобы сработал эффект плацебо? Об этом рассказали ученые Пермского Политеха.

17 июня
Игорь Байдов

Американские военные планируют разработать психостимулятор, действие которого можно активировать в мозге с помощью ближнего ИК-излучения. Такая технология поможет пилотам ВВС США сохранять бдительность во время длительных боевых вылетов. Привыкания или побочных эффектов препарат вызывать не будет.

Позавчера, 13:00
Сколтех

Ученые из Сколтеха, Цзилиньского университета и Центра передовых исследований в области науки и технологий высокого давления в Пекине (HPSTAR), а также их немецкие коллеги синтезировали и исследовали новый тип сверхпроводника с высоким содержанием водорода — супергидрид лантана типа A15 с формулой La4H23. Новый материал обладает сверхпроводимостью при температуре ниже −168 градусов и давлении в 1,2 миллиона атмосфер.

Позавчера, 20:03
Юлия Трепалина

Хотя полезным свойствам кофе посвящено много исследований, ученые продолжают делать открытия по этой теме. Недавняя работа китайских медиков показала, что регулярное употребление бодрящего напитка способно в некоторой мере снизить вероятность смерти при малоподвижном образе жизни.

24 мая
Игорь Байдов

С помощью космических и наземных телескопов международная команда астрономов открыла похожий на нашу планету мир в так называемой зоне обитаемости, позволяющей воде существовать на поверхности тела в жидком состоянии. По космическим меркам экзопланета находится достаточно близко к Земле и, вероятно, представляет собой скалистый мир с благоприятным для жизни климатом. Подобные миры астрономы открывают крайне редко.

27 мая
Андрей

Европейские гляциологи, используя первые снимки Восточной Антарктиды 1937 года, а также фотографии середины XX века и современные спутниковые данные, отследили, как менялись ледники в этом регионе на протяжении 85 лет.

10 июня
Александр Березин

Исследователи из США выяснили, что примерно два миллиона лет назад Солнечная система захватила хвост облака холодного межзвездного газа. В результате гелиосфера сильно сжалась, дав галактическим лучам свободно облучать все планеты системы. Это должно было вызвать и серьезные проблемы с климатом.

[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