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

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.
Вчера, 13:59
4 минуты
Денис Гордеев

Ученые пришли к выводу, что искусственные подсластители не могут быть здоровой заменой сладким напиткам.

Позавчера, 15:09
8 минут
Василий Парфенов

Пусть романтика мирного атома с середины 1960-х поутихла, к идее использования ядерных реакторов в «гражданских» целях все равно возвращаются регулярно. Новый ядерный ракетный двигатель (ЯРД) позволит доставить человека на Марс гораздо быстрее, чем это возможно сейчас.

10 часов назад
8 минут
Мария Азарова

Исследование показало, что загрязнение воздуха — важный сопутствующий фактор, повышающий риск смерти от коронавирусного заболевания. Вероятно, мелкие твердые частицы влияют на активность рецепторов ACE2 на поверхности клеток легких, которые SARS-CoV-2 использует для проникновения в клетки.

Позавчера, 12:18
4 минуты
Денис Гордеев

Временные промежутки между посещениями дантиста могут составлять от трех месяцев до двух лет, в зависимости от индивидуальных факторов.

Вчера, 13:59
4 минуты
Денис Гордеев

Ученые пришли к выводу, что искусственные подсластители не могут быть здоровой заменой сладким напиткам.

Позавчера, 15:09
8 минут
Василий Парфенов

Пусть романтика мирного атома с середины 1960-х поутихла, к идее использования ядерных реакторов в «гражданских» целях все равно возвращаются регулярно. Новый ядерный ракетный двигатель (ЯРД) позволит доставить человека на Марс гораздо быстрее, чем это возможно сейчас.

28 сентября
29 минут
Александр Березин

Сентябрь 2020 года принес в Закавказье войну — столкновение Азербайджана и Нагорного Карабаха получило большой размах, общее число жертв, судя по всему, уже перевалило за сотню, а Ереван и Баку объявили мобилизацию (в Азербайджане — частичную). Объективного смысла в войне для самих участников нет. Баку не победит, но и Армения от конфликта ничего не выиграет. Пользу конфликт, однако, объективно принесет Турции, а также тем, кто поставляет в Азербайджан оружие. Возникает вопрос: почему война оказалась возможна, несмотря на дружественную позицию России к Армении, и зачем на нее пошли в Баку? И есть ли у Еревана разумный выход из назревающей бойни?

20 октября
4 минуты
Сергей Васильев

Глубоко в носоглотке ученые обнаружили новую — четвертую — пару крупных слюнных желез, о существовании которой ранее никто не подозревал.

16 октября
6 минут
Денис Гордеев

Люди со второй и четвертой группами крови с большей вероятностью переболеют Covid-19 в тяжелой форме.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Лучшие материалы
Предстоящие мероприятия
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: