62.9
73.13
19 июля 2018

Российский студент показал дорогу к новым сверхпроводникам

Наука 13.04.2018
Российский студент показал дорогу к новым сверхпроводникам
Гидрид актиния должен, по расчетам, быть рекордно высокотемпературным сверхпроводящим материалом.
Группа ученых во главе с Артемом Огановым из Сколтеха и МФТИ с помощью расчетов показала возможность высокотемпературной сверхпроводимости для гидридов актиния (соединений актиния и водорода). Попутно они обнаружили общий принцип, по которому можно вычислить сверхпроводимость для разных гидридов, используя одну только таблицу Менделеева. Соответствующая статья опубликована в The Journal of Physical Chemistry Letters.
Последние десятилетия научные группы по всему миру ищут материалы с высокотемпературной сверхпроводимостью — такие, у которых электрическое сопротивление падает до нуля при температурах выше точки кипения жидкого азота (-196 по Цельсию). К сожалению, физическая природа высокотемпературный сверхпроводимости пока неясна, отчего до сих пор эти поиски идут главным образом непроизводительным методом проб и ошибок. Есть предположения, что для гидридов — соединений водорода и металлов — такая сверхпроводимость будет наступать при особо высоких температурах. Но вариантов этих соединений много, и хорошо бы заранее узнать, какие из них перспективнее всего.
Авторы новой работы попробовали рассчитать точку наступления сверхпроводимости для AcH16. Оказалось, что она должна появляться в диапазоне температура -69−22 по Цельсию при давлении в 1,5 миллиона атмосфер. При этом был найден принцип вычисления сверхпроводимости по периодической системе химических элементов. Как отмечает Артем Оганов, «Сама идея связи сверхпроводимости с таблицей Менделеева принадлежит студенту моей сколтеховской лаборатории Дмитрию Семенку. Найденный им принцип настолько простой, что удивительно, что никто не заметил его раньше».
В общем виде идея такой связи описывает распределение в таблице Менделеева элементов, способных к образованию сверхпроводящих соединений. Оказалось, что высокотемпературная сверхпроводимость возникает у тех веществ, что содержат атомы металлов, близких к заселению новой электронной подоболочки. Когда несколько электронов имеют одинаковые значения как главного квантового числа (квантовое число n, определяет энергию электрона), так и орбитальных квантовых чисел (l, характеризует форму орбиталей), то говорят, что они относятся к одной электронной подоболочке. В случае, когда атом в кристалле по параметрам своих электронов уже готов занять новую электронную подоболочку, он будет очень чувствителен к малейшим изменениям в окружающей его кристаллической решетке — например, к изменению положения близлежащих атомов. Такая чувствительность означает сильное электрон-фононное (фонон — квазичастица колебательного движения атомов в кристалле) взаимодействие.
Именно такое взаимодействие, когда электроны энергично реагируют на колебания в материале лежат в основе традиционной сверхпроводимости. Основываясь на такой гипотезе ученые и предположили высокотемпературную сверхпроводимость у гидридов актиния — его атомы в соединениях с водородом действительно близки к заселению новой электронной подоболочки. Чтобы проверить это в расчетах использовался эволюционный алгоритм USPEX, ранее разработанный группой Оганова
Следует четко понимать, что хотя это очень высокий уровень (предыдущий рекорд был -70 по Цельсию при 1,5 миллионах атмосферах), до практического применения гидридов актиния как сверхпроводников далеко. 1,5 миллиона атмосфер создать много труднее и дороже, чем дать температуру кипящего азота. Однако новая работа заметно проясняет — где и как именно можно искать сверхпроводниковые гидриды. И на этом пути, в теории, можно найти и более практичные варианты сверхпроводников.
ФАС может наказать рэпера Гуфа за рекламу онлайн-казино
ФАС может наказать рэпера Гуфа за рекламу онлайн-казино Молодёжный парламент при Госдуме направил обращение (есть в распоряжении «Парламентской газеты») на имя руководителя Федеральной антимонопольной...
В конгресс США внесли проект о санкциях в отношении «Северного потока — 2»
В конгресс США внесли проект о санкциях в отношении «Северного потока — 2» Сенатор от штата Вайоминг Джон Баррассо в среду внес в конгресс США законопроект о санкциях в отношении "Северного потока-2", говорится в...
Посол России в Греции прокомментировал высылку российских дипломатов
Посол России в Греции прокомментировал высылку российских дипломатов Посол России в Греции Андрей Маслов прокомментировал высылку российских дипломатов из страны, передает...
Умирающий турист в Венеции написал письмо укравшему его кошелек карманнику
Умирающий турист в Венеции написал письмо укравшему его кошелек карманнику Американский турист, ставший жертвой карманника в Венеции, обратился с письмом к преступнику, в котором рассказал, что умирает от рака, а...