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.
Вчера, 21:06
5 минут
Мария Кривоченко

Им удалось найти среду, где вырабатываются новые костные и иммунные клетки. Оказалось, для поддержания этой среды необходимо постоянное движение, например регулярные тренировки.

3 часа назад
6 минут
РНФ

Российские исследователи изучили регенеративные свойства эндометрия — слизистой оболочки, которая покрывает внутреннюю часть матки. Они нашли компонент, который не дает образовываться рубцовой ткани и сохраняет функциональность органов. В будущем это поможет в предотвращении рубцов и восстановлении функций и эластичности тканей.

Вчера, 20:10
8 минут
Мария Азарова

Американский ученый взялся понять, на чем основан стереотип об атеистах как аморальных людях, и узнать, чем их моральные ценности отличаются от таковых у верующих.

21 февраля
20 минут
Василий Парфенов

Кого и что только ни успели уже обвинить в технологической катастрофе, которая произошла на этой неделе в США. Но эмоции плавно оседают, и начинают появляться первые результаты разбирательства. А они порой вызывают искреннее недоумение, честно говоря.

23 февраля
4 минуты
Виктория Сафронова

Звук — шум от передвижения марсохода — записан одним из его микрофонов.

22 февраля
5 минут
Илья Ведмеденко

Новое видео демонстрирует использование новейшего российского разведывательно-ударного БПЛА «Орион» на территории Сирии. Ранее этот комплекс приняли на вооружение.

27 января
6 минут
Василий Парфенов

Интересным наблюдением поделились сотрудники Чернобыльского радиационно-экологического биосферного заповедника. Они уже более трех лет следят за жизнью стада одичавших коров, поведение которого сильно отличается от того, что можно наблюдать у домашних сельскохозяйственных животных.

21 февраля
20 минут
Василий Парфенов

Кого и что только ни успели уже обвинить в технологической катастрофе, которая произошла на этой неделе в США. Но эмоции плавно оседают, и начинают появляться первые результаты разбирательства. А они порой вызывают искреннее недоумение, честно говоря.

2 февраля
44 минуты
Александр Березин

В научном журнале The Lancet появились итоги клинических испытаний «Спутника-V», и на первый взгляд эта публикация — триумф. Российская вакцина показала эффективность выше, чем у Pfizer и Moderna. Увы, на этом хорошие новости закончились. Плохих две.

[miniorange_social_login]

Комментарии

1 Комментарий

Никодим Подсиквойный
20.11.2020
-
0
+
"А следовую сверхпроводимость". Правильный вариант следующую или последующую, или следом, или затем.
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: