Физики впервые наблюдали сверхпроводимость при комнатной температуре — Naked Science
7 минут
Денис Гордеев
1

Физики впервые наблюдали сверхпроводимость при комнатной температуре

7.2

Кристалл из метана и гидрида серы под сверхвысоким давлением сохранял сверхпроводимость при температуре выше нуля градуса Цельсия.

Камера с алмазной наковальней, в которой физики исследовали образец кристалла
Камера с алмазной наковальней, в которой физики исследовали образец кристалла / Snider, Dias et al., Nature, 2020

Исследователи из Рочестерского университета в штате Нью-Йорк, США, смогли добиться сверхпроводимости в твердом материале при температуре 15 градусов Цельсия. Статья об этом опубликована в Nature.

Способность материалов проводить электрический ток при нулевом сопротивлении ранее считалась свойством, которое можно наблюдать лишь при сверхнизких температурах, близких к абсолютному нулю. Однако начиная с 1980-х ученые обнаружили ряд соединений, которые демонстрировали сверхпроводимость при более высоких температурах — до минус 109 градусов Цельсия.

Но есть и другой способ получить сверхпроводимость в материале — сверхвысокое давление. При давлении свыше одного миллиона атмосфер многие вещества (в основном гидриды различных элементов) демонстрировали сверхпроводимость при температурах до минус 23 градусов Цельсия. А следовую сверхпроводимость физики обнаруживали даже при минус 13 градусах.

И вот теперь новый рубеж — сверхпроводимость при комнатной температуре — официально перейден. Группа физиков под руководством Ранги Диаса зафиксировала сверхпроводимость в кристалле на основе сероводорода H2S и метана СH4 при температуре 287,7 Кельвина (около 15 градусов выше нуля по Цельсию).

Установка для изучения сверхпроводников при высоком давлении / A.Fenster, 2020

Углеродистый гидрид серы был выбран учеными для эксперимента, поскольку уже давно известно, что и метан, и сероводород могут образовывать устойчивые соединения с водородом при сверхвысоком давлении. В опытах, поставленных Диасом и его коллегами, максимальное избыточное давление, которому подвергли кристалл, составило более 2,6 миллиона атмосфер.

Материал для проведения эксперимента был получен благодаря фотохимической реакции — превращению, инициированному светом. Даже при относительно низком давлении молекулы метана и сероводорода выстраивались в своеобразные цепочки благодаря Вандерваальсовым силам межатомного взаимодействия. При последующем сжатии эти цепочки формировали структуры типа «хозяин — гость», с гидридными матрицами и водородными включениями в них. Когда давление достигает миллионов атмосфер, эти структуры превращаются в единую кристаллическую матрицу.

Кристаллическая структура сверхпроводящей фазы включения кристалла. В тройной системе часть молекул H2S в этой структуре заменяется молекулами метана / Snider, Dias et al., Nature, 2020

Изучить сверхпроводимость кристалла удалось при помощи ячейки с алмазной наковальней, в которой образец фиксируется в просвете между двумя алмазами. Состав и структуру оценивали при помощи рентгенографии и рамановской спектроскопии; критические параметры сверхпроводимости замеряли по изменениям магнитной восприимчивости и электромагнитного сопротивления образца.

Сверхпроводящее состояние в углеродистом гидриде серы наблюдалось при довольно широком диапазоне давлений: от 1,4 до 2,8 миллиона атмосфер. Оптимальное соотношение водорода, углерода и серы в сверхпроводящем кристалле — 1:1:1.

Авторы работы считают, что дальнейшие эксперименты с составом тройных гидридов для получения сверхпроводников позволят повысить критическую температуру процесса. Однако более важная задача на данный момент — снижение давления, при котором явление можно наблюдать при комнатных температурах.

Ранее ученые оценили шансы человека пережить попадание в кротовую нору и обнаружили увеличивающуюся «вмятину» в магнитном поле Земли

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
21 июля
4 минуты
Ольга Иванова

Российские ученые пришли к выводу, что сообщения некоторых людей о том, что они встречались с пришельцами, могут оказаться не чем иным, как так называемыми осознанными сновидениями.

21 июля
9 минут
НИУ ВШЭ

В развивающихся странах гораздо больше готовых вакцинироваться. Наиболее частой причиной отказа от прививки выступают опасения по поводу побочных эффектов, при этом отношение к вакцинации формируется прежде всего под влиянием врачей и медицинских работников.

21 июля
4 минуты
Сергей Васильев

До сих пор было неизвестно, могут ли плоды передавать сигналы материнскому растению, но опыты, поставленные на томатах, показали, что это действительно происходит.

21 июля
22 минуты
Александр Березин

Существующие континенты движутся к слиянию в один — это лишь вопрос времени, считают большинство исследователей. Группа ученых решила выяснить, что будет с обитаемостью Земли после того, как это слияние завершится. Как оказалось, температура на планете существенно вырастет при любом исходе. Но в случае формирования одного из двух возможных суперконтинентов на суше станет намного холоднее. Если возникнет второй суперконтинент, доля обитаемой твердой поверхности, напротив, возрастет. Почему так получается и что из этого следует?

21 июля
4 минуты
Сергей Васильев

До сих пор было неизвестно, могут ли плоды передавать сигналы материнскому растению, но опыты, поставленные на томатах, показали, что это действительно происходит.

18 июля
5 минут
Илья Ведмеденко

Представлены первые фотографии перспективного российского боевого самолета, премьера которого состоится на грядущем авиасалоне МАКС. Ранее мы уже могли видеть новую машину, однако ее скрывал защитный чехол.

13 июля
5 минут
Ольга Иванова

Международная команда ученых идентифицировала ДНК из почвы в грузинской пещере. Благодаря этому исследователям удалось восстановить геном человека возрастом 25 тысяч лет, не имея никаких скелетных останков.

8 июля
7 минут
Василий Парфенов

Подросток из бельгийского города Остенде стал вторым самым юным обладателем высшего образования в обозримой истории. Он с отличием окончил курс физики в Антверпенском университете и теперь собирается защитить магистерскую степень, а затем и докторскую диссертацию в этой области. Цель у него простая и понятная: увеличение продолжительности жизни человека вплоть до полного бессмертия за счет замены частей тела и органов механическими или искусственными.

11 июля
28 минут
Александр Березин

Еще год назад почти все были уверены, что эпидемия быстро закончится. Ведь научные исследования говорили: иммунитет переболевших очень сильный, а повторные заболевания крайне редки. Российские власти все еще верят в это: глава Роспотребнадзора Анна Попова утверждает, будто повторно болеет только 1%. От этого в России до сих пор ждут достижения «группового иммунитета» осенью — и, разумеется, снятия ковидных ограничений. К сожалению, это пустые надежды. Данные из других стран вообще не показывают реальной возможности достичь группового иммунитета за счет переболевших. Разбираемся в деталях.

[miniorange_social_login]

Комментарии

1 Комментарий

"А следовую сверхпроводимость". Правильный вариант следующую или последующую, или следом, или затем.
Подтвердить?
Подтвердить?
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: