15.10.2020
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.
22 октября
Александр Березин

Повелители тундростепей Евразийского континента, оказывается, вовсе не вымерли с концом ледникового периода. Вопреки тому, что считалось ранее, они выжили — как минимум на Таймыре и как минимум до 1900 года до нашей эры. А это на много веков позже постройки пирамиды Хеопса. Получается, человек не привел мамонта к вымиранию? Или, напротив, нашел затерянные на Таймыре остатки вида и уничтожил их совсем недавно? Это сложный вопрос, от которого зависит ответ на другой: могут ли слоны заселить Север России и в наши дни?

10 часов назад
Мария Азарова

Ученые получили снимок планеты 2M0437b, которая сформировалась не более пяти миллионов лет назад и до сих пор остается чрезвычайно горячей.

22 октября
Ольга Иванова

Отечественная палеонтология похожа на старушку-пенсионерку. Она собирает старье, ей вечно не хватает денег, но судьба ее мало кого волнует. Особенно государство и большой бизнес. Naked Science рассказывает, как семья из Крыма пытается спасти уникальный палеонтологический музей, в Благовещенске кости динозавров мокнут под дождем, а в Сибири мамонтов давят бульдозерами.

19 октября
Илья Ведмеденко

В КНР испытали монолитный твердотопливный ракетный двигатель, имеющий самую большую тягу в мире. Разработка изделия важна для создания ракет тяжелого класса.

22 октября
Александр Березин

Повелители тундростепей Евразийского континента, оказывается, вовсе не вымерли с концом ледникового периода. Вопреки тому, что считалось ранее, они выжили — как минимум на Таймыре и как минимум до 1900 года до нашей эры. А это на много веков позже постройки пирамиды Хеопса. Получается, человек не привел мамонта к вымиранию? Или, напротив, нашел затерянные на Таймыре остатки вида и уничтожил их совсем недавно? Это сложный вопрос, от которого зависит ответ на другой: могут ли слоны заселить Север России и в наши дни?

22 октября
Алиса Гаджиева

Археологи обнаружили доказательства того, что доисторическое строение возрастом в 11 тысяч лет использовали для церемониальных действий, а потом преднамеренно засыпали землей.

13 октября
Мария Азарова

Анализ образцов крови, взятых у российских космонавтов до и после их полета на МКС, показал, что длительное пребывание в космосе может провоцировать повреждение мозга.

12 октября
Алиса Гаджиева

Две тысячи лет назад многие сооружения строили лучше, чем сегодня.

27 сентября
Мария Азарова

Новое исследование генетиков из Германии и Италии, похоже, помогло найти ответ на вопрос, который занимал ученых свыше двух тысяч лет: откуда взялись этруски?

[miniorange_social_login]

Комментарии

1 Комментарий

"А следовую сверхпроводимость". Правильный вариант следующую или последующую, или следом, или затем.
Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

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: