Какие профессии востребованы сегодня?
Подробнее
  • Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
2 июня
Сколтех
902

Ученые успешно предсказали и изучили суперионное соединение с самым высоким содержанием водорода

4.9

В сотрудничестве с учеными из Цзилиньского университета в Китае группа исследователей из Сколтеха под руководством профессора Артема Оганова открыла уникальное соединение — гидрид стронция SrH22. Он содержит рекордное количество водорода и стабилен при давлениях 80–140 ГПа (около миллиона атмосфер). Полученное соединение содержит подвижные атомы водорода, способные переносить заряд.

Стронций / ©Getty images

«Охота» на полигидриды — соединения с высоким содержанием водорода — началась в 2015 году, когда группа ученых из Германии экспериментально доказала, что при давлении в 150 ГПа гидрид серы H2S превращается в новое соединение — тригидрид серы H3S, которое оказалось высокотемпературным сверхпроводником, теряющим электрическое сопротивление при рекордной для того времени температуре 203 кельвина (−70 градусов Цельсия). Это было довольно значительным повышением температуры по сравнению с уже известными сверхпроводниками.

«Конечная цель изучения этих „странных“ соединений — определить те, которые обладают сверхпроводимостью при близкой к комнатной температуре и по крайней мере при высоком, а еще лучше — при низком давлении. Некоторые из лучших известных на сегодняшний день высокотемпературных сверхпроводников, такие как YH6 и (La,Y)H10, были изучены в нашей лаборатории с использованием алгоритма USPEX», — рассказывает профессор Сколтеха Артем Оганов, создатель уникальной программы для предсказания кристаллических структур. Для любой комбинации химических элементов она определяет, какие их соединения стабильны и какие структуры они образуют.

В новой работе ученые обратились к стронцию, чтобы выяснить, может ли он образовывать стабильные полигидриды. Алгоритм USPEX теоретически предсказал, что стабильное соединение SrH22 должно существовать при давлениях 80–140 ГПа. Исследовательская группа профессоров Сяоли Хуана (Xiaoli Huang) и Тянь Цуя (Tian Cui) из Цзилиньского университета провела эксперимент по синтезу этого соединения, легируя молекулярный водород стронцием, то есть добавляя небольшое количество этого металла в качестве примеси. Чтобы подтвердить образование стабильного полигидрида стронция в эксперименте, ученые исследовали его кристаллическую решетку методом рентгеноструктурного анализа. Полученная картина полностью соответствовала кристаллической структуре SrH22.

Схематичное представление эксперимента: под давлением 100 ГПа смесь стронция и молекул водорода превращается в стабильное соединение SrH22 / ©Ухао Чень / Цзилиньский университет

«Эксперимент и теория дополняют друг друга. Экспериментальный подход, основанный на рентгеновской дифракции, не может определить пространственное расположение атомов водорода. Но теория может предсказать как их местоположение, так и динамику, заряд и проводящую способность. В нашем исследовании мы выяснили, что атомы стронция расположены высокоупорядоченно, а атомы водорода „размазаны“ в пространстве, постоянно движутся и в целом ведут себя скорее, как жидкость», — говорит аспирант Сколтеха, первый автор новой статьи, Дмитрий Семенок.

Экспериментально подтвержденный полигидрид стронция SrH22 — самое богатое водородом соединение, известное на сегодняшний день — состоит из молекул H2, распределенных вокруг высокоорганизованной подрешетки стронция. Причем высокая подвижность водорода делает SrH22 хорошим ионным проводником, открывая возможности его использования для электрохимических превращений при высоком давлении. Это позволит получать новые ценные полигидриды, которые невозможно синтезировать напрямую из металлов и водорода. Другим возможным применением сделанного открытия является дизайн новых соединений для водородных аккумуляторов.

«Можно представить, что у нас есть коробка с деталями Lego, мы копаемся в них и пытаемся выяснить, какие детали подойдут для наших задач. Мы выяснили, например, что элементы второй и третьей групп Периодической системы элементов наиболее благоприятны для образования высокотемпературных сверхпроводников. Стронций — как раз один из них, но сейчас мы видим, что в чистом виде он не совсем подходит.

Но гидриды стронция очень интересны с химической точки зрения и, возможно, если их легировать другими металлами с бо́льшим количеством электронов — иттрием, цирконием, титаном — можно будет получить высокотемпературную сверхпроводимость. Таким образом, мы изучили соответствующую „деталь Lego“ и поняли, что она сама по себе не подходит, но в сочетании с чем-то другим может сработать», — поясняет Оганов. 

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
Вчера, 14:41
Мария Азарова

Эсминец, «который сражался, словно линкор» и затонул во время боя между американцами и японцами осенью 1944 года, покоится на глубине 6895 метров в Тихом океане.

24 июня
Александр Березин

Новое видео из зоны боевых действий показывает работу систем HIMARS — колесных пусковых установок реактивной артиллерии американского производства. Впрочем, по ряду причин они не смогут оказать заметное влияние на боевые действия. Несмотря на это, их применение может привести к серьезной эскалации конфликта в ином плане.

Вчера, 20:46
Мария Азарова

Авторы нового исследования решили ретроспективно измерить неравенство в отношении здоровья, сравнив смертность политиков со смертностью населения, которое они представляют.

24 июня
Александр Березин

Новое видео из зоны боевых действий показывает работу систем HIMARS — колесных пусковых установок реактивной артиллерии американского производства. Впрочем, по ряду причин они не смогут оказать заметное влияние на боевые действия. Несмотря на это, их применение может привести к серьезной эскалации конфликта в ином плане.

Вчера, 14:41
Мария Азарова

Эсминец, «который сражался, словно линкор» и затонул во время боя между американцами и японцами осенью 1944 года, покоится на глубине 6895 метров в Тихом океане.

Вчера, 20:46
Мария Азарова

Авторы нового исследования решили ретроспективно измерить неравенство в отношении здоровья, сравнив смертность политиков со смертностью населения, которое они представляют.

24 июня
Александр Березин

Новое видео из зоны боевых действий показывает работу систем HIMARS — колесных пусковых установок реактивной артиллерии американского производства. Впрочем, по ряду причин они не смогут оказать заметное влияние на боевые действия. Несмотря на это, их применение может привести к серьезной эскалации конфликта в ином плане.

2 июня
Алиса Гаджиева

Значительная часть научного сообщества отрицает само существование культуры Ацтатлан.

28 мая
Александр Березин

Флот продемонстрировал возможность наносить неперехватываемые ракетные удары на расстоянии, делающим его опасным для авианосных групп противника.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
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

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: