Ученые узнали, как магнитные примеси влияют на самый известный гидридный сверхпроводник
Специалисты из Сколтеха, Физического института имени П. Н. Лебедева РАН и их коллеги из США, Германии и Японии провели серию экспериментов с супергидридом лантана при наличии магнитных и немагнитных примесей. Исследование закладывает основы для дальнейшего изучения сверхпроводящих материалов, обладающих нулевым сопротивлением при комнатной и близких к ней температурах и имеющих перспективы применения в самых разных областях — от сверхпроводящей электроники, квантовых компьютеров и поездов на магнитной подушке до аппаратов МРТ, ускорителей частиц и, возможно, ядерных реакторов и линий электропередач.
Статья опубликована в журнале Advanced Materials. Сверхпроводники, работающие при температуре, близкой к комнатной, относятся к числу наиболее востребованных материалов для технологических приложений. Если такие соединения будут открыты, они позволят создавать, например, сверхмощные электромагниты, которые найдут применение для фундаментальных и прикладных научных исследований.
Другие возможные приложения таких сверхпроводников — медицинские технологии (более совершенные МРТ-сканеры), поезда на магнитной подушке, миниатюрные моторы и генераторы, гаджеты на аккумуляторах с длительным сроком службы и, наконец, линии электропередачи большой протяженности для доставки электроэнергии практически без потерь.
Теоретически лучшим высокотемпературным сверхпроводником должен быть чистый водород при условии его сильного сжатия до состояния металла, что само по себе является крайне сложной задачей. Поэтому в качестве альтернативы рассматриваются соединения, которые помимо большого количества водорода содержат дополнительные элементы. При этом приходится жертвовать повышением температуры, чтобы снизить давление до технически достижимого уровня, обеспечивающего стабилизацию сверхпроводника.
«В настоящее время рекордсмен среди высокотемпературных сверхпроводников — супергидрид лантана, критическая температура которого составляет минус 23 градуса по Цельсию», − рассказывает руководитель исследования, профессор Сколтеха Артем Оганов. «Это очень высокий результат, но, чтобы поднять температуру еще выше, нужно было понять механизм сверхпроводимости этого материала. Теперь этот механизм нам понятен».
Существует много теоретических механизмов, которые могут обеспечить нулевое электрическое сопротивление (сверхпроводимость). Наиболее изученный из них связан с взаимодействием между электронами и колебаниями кристаллической решетки, которые называются фононами. Использование общепринятой теории для этой, электрон-фононной, сверхпроводимости позволит получить еще более совершенные сверхпроводники на основе соединений водорода с двумя тщательно подобранными элементами.
«Вся проблема в том, что до сих пор было непонятно, какие именно тройные составы позволят улучшить сверхпроводящие свойства полигидридов. В результате сохранялась достаточно высокая степень неопределенности, тормозившая прогресс в поисках сверхпроводимости при температурах, близких к комнатной. Нам удалось устранить эту неопределенность и открыть путь для дальнейших исследований», — добавляет профессор Оганов.
Его команда установила поведение сверхпроводимости в супергидриде лантана, используя хорошо известную теорему Андерсона. Согласно этой теореме, у обычных (электрон-фононных) сверхпроводников, и только у них, при введении немагнитной примеси сверхпроводящие свойства не меняются, а при введении магнитных примесей критическая температура сверхпроводимости резко снижается.
«В одной из предыдущих статей мы показали, что использование в качестве примеси немагнитного иттрия не влияет на критическую температуру сверхпроводимости LaH10. Затем мы решили добавить к этому супергидриду магнитный неодим. Оказалось, что при увеличении количества атомов неодима сверхпроводимость существенно подавлялась и полностью исчезала, когда содержание неодима достигало около 15-20 атомных процентов», − рассказывает первый автор исследования, аспирант Сколтеха Дмитрий Семенок.
По мнению ученых, теперь стало ясно, как примеси влияют на сверхпроводимость гидридов, а это позволит точнее направлять поиск новых сверхпроводников. Ученые планируют использовать полученные в этой работе выводы для предсказания, синтеза и тестирования новых тройных полигидридов с целью получения веществ с увеличенной критической температурой и/или пониженным давлением синтеза.
Исследования аномальных гидридных соединений помогли значительно продвинуться вперед в понимании механизма сверхпроводимости. В исследовании активно использовалась компьютерная программа USPEX, разработанная профессором Огановым для предсказания ряда аномальных соединений, существующих при высоких давлениях.
Исследование проводилось при участии ученых Сколтеха, Института кристаллографии имени А. В. Шубникова РАН, Физического института имени П. Н. Лебедева РАН, Центра им. Гельмгольца Дрезден-Россендорф, Университета штата Флорида, Осакского университета и Всероссийского научно-исследовательского института автоматики имени Н. Л. Духова.
Telegram 
Дзен 
VK В доколумбовых Андах принадлежность к правящему роду определяла доступ к земле, торговле и статусу, поэтому удержать все внутри семьи было вопросом выживания. Ученые выяснили, что элиты долины Чинча решали эту задачу самым прямым способом — заключая браки между родственниками на протяжении как минимум двух поколений.
Больше половины студентов регулярно читают учебные тексты под музыку, хотя многие научные работы утверждают, что это вредит пониманию текста. Исследователи из Университета Эдит Коуэн выяснили, что эта привычка определяется не когнитивными способностями вроде силы внимания, а тем, насколько важную роль музыка играет в жизни конкретного человека.
В 2020-х годах шакалы достигли Архангельской области, а еще раньше колонизировали другие регионы Северной Европы. Авторы новой работы проанализировали перспективы и пришли к выводу о неизбежности многократного расширения их европейского ареала в этом веке. Причем ключевую роль в этом играет человек и его действия.
В доколумбовых Андах принадлежность к правящему роду определяла доступ к земле, торговле и статусу, поэтому удержать все внутри семьи было вопросом выживания. Ученые выяснили, что элиты долины Чинча решали эту задачу самым прямым способом — заключая браки между родственниками на протяжении как минимум двух поколений.
Последние несколько лет по всему миру выходит множество работ о том, что микрочастицы искусственных полимеров накапливаются в тканях человека и могут быть небезопасны. Мы решили обратиться к академику Алексею Хохлову, чтобы дать трибуну противоположной точке зрения. Выбор между ними предлагаем сделать читателю.
Астрофизики Южного федерального университета предложили объяснение одной из самых интригующих загадок современной физики — годичных колебаний сигнала в детекторе DAMA/LIBRA, который вот уже почти тридцать лет регистрирует странные сигналы в подземной лаборатории Гран-Сассо в Италии, интерпретируемые как взаимодействие частиц темной материи с обычным веществом.
В высокогорных районах Гималаев появился новый хищник. Он не боится людей, возглавляет стаи собак и все чаще заходит в деревни. Местные жители называют его «кхипшанг». Речь идет о гибриде гималайского волка и бродячей собаки. Ученые опасаются, что этот зверь изменит хрупкий баланс местной дикой природы и в скором времени станет весьма опасным для человека.
Релиз довольно неожиданно перенес время образования протонов и нейтронов в более раннее прошлое Вселенной. К сожалению, из его текста осталось неясным научное обоснование таких фундаментальных изменений в космологии. Также он резко передвинул в прошлое и момент возникновения реликтового излучения.
При совпадении нескольких условий наши глаза способны улавливать излучение в ближнем инфракрасном спектре. Тогда сетчатка начинает работать как нелинейный фотодетектор.
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