Открыты новые свойства соединений урана
Ученые из России, Китая и США предсказали и экспериментально обнаружили новые гидриды урана и сверхпроводимость для некоторых из них.
Результаты исследования опубликованы в журнале Science Advances.
Явление сверхпроводимости было открыто группой голландского физика Камерлинга-Оннеса в 1911 году. Оно проявляется в полном исчезновении электрического сопротивления при понижении температуры и приводит к вытеснению магнитного поля из материала. Изначально сверхпроводимость обнаружили только в некоторых простых металлах, таких как алюминий и ртуть, при температурах всего на несколько градусов выше абсолютного нуля (минус 273 °C).
Большой интерес для ученых представляют так называемые высокотемпературные сверхпроводники, которые могут показать сверхпроводимость при более «человеческих» температурах. На сегодня самые высокотемпературные сверхпроводники, используемые в электронике, работают при температуре минус 183 °C (а рекорд высокотемпературной сверхпроводимости, державшийся с 1993 года, равен минус 138 °C), то есть их требуется постоянно охлаждать.
В 2015 году был поставлен новый рекорд высокотемпературной сверхпроводимости — при температуре минус 70 °C, для экзотического гидрида серы (H3S), но для этого требуется создание давления в полтора миллиона атмосфер.
Группа теоретиков под руководством профессора Сколтеха и МФТИ Артема Оганова предсказала, что при гораздо более низких давлениях, начиная с 50 тысяч атмосфер, возникают 14 новых гидридов урана (до сих пор был известен только один — UH3), в том числе богатых водородом (например, UH7, UH8), для которых ученые также предсказали сверхпроводимость.
Многие из этих соединений затем получили в экспериментах группы профессора Александра Гончарова из Института Карнеги в Вашингтоне (США) и Института физики твердого тела Китайской академии наук (КНР). Cогласно расчетам, самым высокотемпературным сверхпроводником оказался UH7: он будет проявлять это удивительное свойство при минус 219°C, и это значение можно увеличить легированием материала.
«После открытия H3S ученые ринулись проверять на сверхпроводимость гидриды других неметаллов — селена, фосфора и так далее. Наши работы показали, что гидриды металлов не менее перспективны», — говорит Иван Круглов, первый автор исследования.
«В полученных нами результатах наиболее примечательны два момента. Во-первых, невероятно богатая химия гидридов урана под давлением, большая часть которых не вписывается в правила классической химии. А во-вторых, возможность их получения и сверхпроводимость при совсем небольших давлениях — возможно, вплоть до атмосферного», — рассказывает Артем Оганов.
Telegram 
Дзен 
VK 
