Открыты новые свойства соединений урана

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.

Сколтех

280 статей

Сколковский институт науки и технологий — негосударственный технологический университет, расположенный в инновационном центре Сколково. Институт был создан в 2011 году при поддержке Массачусетского технологического института. Модель института предусматривает тесную интеграцию технологического образования, исследовательской работы и предпринимательских навыков. Институт ведёт обучение по программам магистратуры и PhD, рабочий язык — английский.

Показать больше