Ученые из Сколтеха обнаружили гидрид олова со свойствами «странного» металла
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.
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.
Telegram 
Дзен 
VK Древнеримские инженеры проложили колоссальную сеть дорог через Европу, Северную Африку и Ближний Восток, многие участки которой до сих пор поражают безупречной прямолинейностью. Секрет строительства заключался в использовании трех особых геодезических инструментов, с помощью которых разбивали местность на ровные отрезки и размечали трассы.
Японские исследователи выловили у берегов Окинавы пластиковую бутылку с узким горлышком, внутри которой сидел большой живой краб. В итоге ученые смогли найти ответы на несколько возникших в связи с этой находкой вопросов: как краб попал в бутылку, сколько там находился и как ему удалось выжить?
В вакууме космоса два металлических предмета, прижатые друг к другу, могут спонтанно свариться без какого-либо нагрева. Из-за отсутствия кислорода на поверхностях деталей разрушается защитный слой, в результате чего свободные электроны начинают мгновенно перемещаться между ними и соединяют два элемента в один монолит.
Древнеримские инженеры проложили колоссальную сеть дорог через Европу, Северную Африку и Ближний Восток, многие участки которой до сих пор поражают безупречной прямолинейностью. Секрет строительства заключался в использовании трех особых геодезических инструментов, с помощью которых разбивали местность на ровные отрезки и размечали трассы.
Самый маленький дневной хищник Африки впервые попал под наблюдение с помощью GPS-трекеров. Ученые выяснили, что для выкармливания птенцов ему нужен участок почти в 14 раз меньше, чем у степной пустельги — ближайшего «рекордсмена» среди изученных птиц.
Терраформировать Марс — то есть превратить в мир, где можно жить без защитных куполов — мечта человечества с того момента, как стало понятно, что это холодная планета с призрачной бескислородной атмосферой. Сейчас главный хедлайнер ее освоения — Илон Маск, компания SpaceX которого планирует первые полеты туда уже в 2028 году. Многие энтузиасты вспоминают слова Маска 14-летней давности: Красную планету надо лишь «подремонтировать», чтобы ходить без скафандра. Но между полетом и прогулками по городу-саду на Марсе лежит огромная пропасть. Пару лет назад Naked Science рассматривал положительный сценарий терраформирования. Пришло время подсчитать, сколько же лет и ресурсов потребуется.
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
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