• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
18.06.2024
Сколтех
8
22 656

У нового соединения лантана с водородом при высоком давлении обнаружили свойства «странного» металла

4.4

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.

Структура A15 супергидрида лантана La4H23 (в центре), сверхпроводящие флуктуации в нем (слева) и фазовая диаграмма в сильных магнитных полях (справа) / © Дмитрий Семенок, Сколтех

Результаты исследования опубликованы в журнале National Science Review. Полигидриды — новый класс соединений, которые синтезируют при давлении, превышающем атмосферное приблизительно в миллион раз. У полигидридов наблюдаются уникальные свойства сверхпроводимости: рекордно высокие критические температуры — до −23 градусов в случае декагидрида лантана LaH10, верхние критические магнитные поля до 300 тесла [как в (La,Y,Ce)H9+] и критические плотности тока.

Однако даже по сравнению с другими аналогичными гидридами новое соединение La4H23 ведет себя весьма необычно: в определенном диапазоне давлений его температурный коэффициент электрического сопротивления падает до отрицательных значений. Это означает, что, в отличие от обычных металлов, с понижением температуры его электрическое сопротивление не уменьшается, а растет, также как у полупроводников и многих высокотемпературных сверхпроводников, в частности купратных.

«Первоначально гидриды структурного типа A15 были экспериментально обнаружены в системе „европий — водород“. Затем их нашли в системах „барий — водород“ и „лютеций — водород“. В последней образуется интересный сверхпроводящий гидрид Lu4H23. Мы провели первопринципные расчеты, чтобы определить термодинамическую устойчивость этих структур, и пришли к выводу, что такое же соединение должно существовать и в системе „лантан — водород“. Более того, оно должно иметь еще более высокую критическую температуру сверхпроводимости», — рассказывает один из ведущих авторов статьи, аспирант программы «Вычислительные системы и анализ данных в науке и технике» Сколтеха, инженер-исследователь Григорий Шутов.

У синтезированного гидрида лантана La4H23 были обнаружены и другие необычные свойства. Как правило, в магнитных полях происходит уширение области перехода в сверхпроводящее состояние. Поскольку магнитное поле создает неоднородности в концентрации куперовских пар в объеме сверхпроводника, отдельные области образца переходят в сверхпроводящее состояние позже других, создавая эффект «растягивания» перехода по температурной шкале.

Подобный эффект можно наблюдать у таких известных материалов, как диборид магния, оксид иттрия-бария-меди, оксид висмута-стронция-кальция-меди, и многих других. У полигидридов, наоборот, почти никогда не происходит значительного уширения области сверхпроводящего перехода, что весьма удобно при проведении экспериментов. Отсутствие уширения связано с тем, что магнитные вихри, также называемые вихрями Абрикосова, жестко привязаны к структурным неоднородностям внутри полигидрида и не вносят дополнительных возмущений к уже существующим дефектам решетки. С новым супергидридом лантана дело обстоит иначе: у него неожиданно обнаружилось сужение области перехода в сверхпроводящее состояние. И пока неясно, чем это можно объяснить.

Один из ведущих авторов исследования, выпускник аспирантуры Сколтеха по направлению «Науки о материалах», сотрудник китайского Центра передовых исследований в области науки и технологий высокого давления (HPSTAR) Дмитрий Семенок отмечает: «Наблюдая за столь необычным поведением нового полигидрида, мы решили исследовать влияние сильных импульсных магнитных полей на это соединение. Исследование образца, полученного нашими коллегами из Цзилиньского университета в камере с алмазными наковальнями, привело нас к еще одному интересному открытию».

Оказалось, что в мощных импульсных магнитных полях с индукцией до 68 тесла у синтезированного супергидрида лантана наблюдается значительное отрицательное магнитосопротивление, что указывает на наличие у этого соединения аномальных свойств металла. В целом для металлов характерно положительное магнитосопротивление из-за большей длины траекторий движения электронов в магнитном поле, а отрицательное магнитосопротивление встречается очень редко.

Исключение составляют купраты и некоторые другие высокотемпературные сверхпроводники, находящиеся в так называемой псевдощелевой фазе, когда могут, например, иметь место значительные сверхпроводящие флуктуации, которые, хоть и оказывают заметное влияние на магнитотранспортные свойства материала, но недостаточны для достижения сверхпроводимости по всему объему образца.

«Мы пока еще далеки от понимания всех процессов, определяющих физические свойства супергидридов. Однако с каждым годом появляются все новые свидетельства того, что, несмотря на различия в механизмах спаривания электронов, гидриды имеют много общего с высокотемпературными сверхпроводниками, такими как купраты», — добавляет Семенок. Сочетая в себе свойства обычных и высокотемпературных сверхпроводников, гидриды выступают в качестве связующего звена между различными классами сверхпроводящих материалов. Ученые планируют продолжить изучение различных типов супергидридов в условиях сильного магнитного поля, уделяя особое внимание их «страннометаллическому» поведению.

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, 16:30
Березин Александр

Известный американский отраслевой обозреватель Эрик Бергер взял интервью у экипажа космического корабля Boeing, из-за технических проблем которого два астронавта задержались на орбите на девять месяцев вместо одной недели. Детали, которые они озвучили, указывают на серьезные проблемы Starliner, о которых ранее умалчивали. Люди провели немало времени при глубоко нештатной температуре. При слегка другом сценарии миссии экипаж корабля мог погибнуть. Официальные заявления NASA и Boeing сразу после июньского полета к МКС, судя по интервью, были заведомо неправдивыми.

10 часов назад
Игорь Байдов

Богатые люди в США могут позволить себе лучшие клиники, персональных врачей и здоровое питание. Но они все равно умирают раньше, чем их состоятельные сверстники в Европе. Авторы нового исследования выяснили, что разрыв в продолжительности жизни между Старым Светом и Америкой сохраняется на всех уровнях богатства.

Вчера, 12:59
Unitsky String Technologies Inc.

Рынок электромобилей стремительно расширяется. На нем представлены не только пассажирские, но и грузовые модели, а также специализированный транспорт. Сегодня главные задачи по совершенствованию транспорта на электрической тяге — увеличение пробега на одной заправке (зарядке), повышение емкости и долговечности накопителей, применение экологически «чистых» аккумуляторов на всем его жизненном цикле. Все эти задачи связаны с одним важным конструктивным элементом — аккумуляторной батареей, которая все еще остается «головной болью» многих ученых и конструкторов мира. Над решением этих задач работают и специалисты компании UST Inc. Результаты их исследований показывают, что ставку в ближайшей перспективе нужно делать не на литий-ионные аккумуляторы.

Вчера, 16:30
Березин Александр

Известный американский отраслевой обозреватель Эрик Бергер взял интервью у экипажа космического корабля Boeing, из-за технических проблем которого два астронавта задержались на орбите на девять месяцев вместо одной недели. Детали, которые они озвучили, указывают на серьезные проблемы Starliner, о которых ранее умалчивали. Люди провели немало времени при глубоко нештатной температуре. При слегка другом сценарии миссии экипаж корабля мог погибнуть. Официальные заявления NASA и Boeing сразу после июньского полета к МКС, судя по интервью, были заведомо неправдивыми.

31 марта
Татьяна

Два ключевых события сыграли решающую роль в формировании генетического профиля современных европейских народов. Первое связано с приходом ранних фермеров из Анатолии примерно восемь тысяч лет назад, второе — масштабная миграция на запад носителей ямной степной культуры, начавшаяся пять тысяч лет назад. Однако ученые видят множество отличий от общей картины в разных регионах. В новой работе они проанализировали ДНК древних жителей самого северо-запада Европы и обнаружили более тесную связь с охотниками-собирателями, чем где бы то ни было.

Позавчера, 07:03
Мария Азарова

Ученые из Австралии исследовали влияние сексуальной активности, а именно — самоудовлетворения и полового контакта с партнером — на объективные и субъективные параметры сна, в том числе на мотивацию поутру и готовность к новому дню.

6 марта
Юлия Трепалина

В двойственных, или обратимых, изображениях зритель может увидеть разные объекты в зависимости от того, на каких деталях концентрируется его внимание. Среди известных примеров таких рисунков — иллюзия «кролик-утка», сочетающая двух животных, и обратимая ваза (или ваза Рубина), которая может казаться двумя силуэтами лиц, если сосредоточиться на фоне. В соцсетях и популярных СМИ часто публикуют подобные картинки, утверждая, что по тому, какое изображение человек видит в первую очередь, можно судить о его личностных чертах и особенностях мышления. Двое психологов из Великобритании недавно проверили, так ли это на самом деле.

15 марта
Юлия Трепалина

Когда пара расстается, многие люди продолжают испытывать чувства к своим бывшим. Если разрыв произошел по инициативе другой стороны и отношения длились много лет, полностью «забыть» еще недавно близкого человека может быть непросто. Существует мнение, что и после расставания привязанность к экс-партнерам в какой-то мере сохраняется. Впрочем, согласно другой точке зрения, со временем эта эмоциональная связь ослабевает и утрачивается. Разобраться, как происходит на самом деле и сколько времени может потребоваться на полный эмоциональный разрыв с бывшими возлюбленными, взялись психологи из Иллинойсского университета в Урбане-Шампейне (США).

18 марта
Илья

Масштабный анализ геномов показал, что вид Homo sapiens возник в результате смешения двух древних популяций. Они разделились полтора миллиона лет назад, а затем воссоединились до расселения по миру.

[miniorange_social_login]

Комментарии

8 Комментариев
Комментарий удален пользователем или модератором...
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
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