Исследователи обнаружили гидрид олова со свойствами странного металла

30 августа 2023 г.

Эта статья была проверена в соответствии с редакционным процессом и политикой Science X. Редакторы выделили следующие атрибуты, гарантируя при этом достоверность контента:

проверенный фактами

рецензируемое издание

надежный источник

корректура

от Сколковского института науки и технологий

Ученые из Сколтеха, Института кристаллографии Шубникова и Центра передовых исследований науки и технологий высоких давлений (HPSTAR) в Пекине (Китай) исследуют сверхпроводимость полигидридов — соединений металлов и водорода, образующихся под высоким давлением. Ожидается, что эти соединения будут функционировать при более высоких температурах, чем купратные сверхпроводники.

Вместе с коллегами из других ведущих исследовательских институтов России, Китая, Германии и США команда недавно опубликовала в журнале Advanced Science статью, в которой представила ранее неизвестные гидриды олова.

Сверхпроводимость означает проведение электричества без каких-либо потерь или сопротивления. Сверхпроводники значительно упрощают передачу электричества и используются в технологических достижениях — например, в больших магнитах и ​​квантовых компьютерах, которые в миллионы раз быстрее решают задачи, выходящие за рамки возможностей обычного компьютера. Однако сейчас эта технология очень дорогая, поскольку сверхпроводники работают только при очень низких температурах — в основном ниже -196°C.

«После открытия новых материалов с почти рекордными критическими температурами, таких как H3S или LaH10, интерес к высокотемпературной гидридной сверхпроводимости стал возрастать. В этом контексте важно понять и проанализировать физические механизмы проводимости и сверхпроводимости в гидридах, а также структуру новых материалов, иначе мы можем получить неточные данные. Наши исследования успешно решают этот вопрос", - констатирует соавтор исследования, доцент Проектного центра энергетического перехода Александр Квашнин.

Исследовательская группа из Сколтеха и Центра перспективных исследований в области науки и технологий высокого давления (HPSTAR) в Пекине проводит эксперименты по достижению сверхпроводимости при комнатной температуре. «Ранее мы исследовали сверхпроводящие полигидриды тория, иттрия, церия, лантан-иттрия и лантан-церия при давлении до 2 миллионов атмосфер. Максимальная температура, которую нам удалось достичь, составила около 253 градусов Кельвина (примерно -20°С). C)», — говорит соавтор исследования, выпускник Сколтеха, научный сотрудник Центра перспективных исследований в области науки и технологий высокого давления (HPSTAR) в Пекине Дмитрий Семенок.

В новой статье исследователи изучили химическое взаимодействие между оловом (Sn) и водородом (H2) под давлением 1,8–2,4 миллиона атмосфер посредством измерений электротранспорта, а также синхротронной рентгеновской дифракции монокристаллов и порошков.

«Для экспериментов мы используем ячейки с алмазными наковальнями высокого давления с двумя алмазными наковальнями, которые с силой прижимаются друг к другу. Между ними мы помещаем небольшой образец исследуемого материала — в данном случае материалом был жидкий станнан, молекулярный гидрид олова. SnH4.При прессовании алмазов область размером 50 микрометров испытывает достаточно высокое давление — до 2–2,5 млн атмосфер.

«В результате изменяются свойства вещества и появляются новые соединения олова и водорода. Прозрачная жидкость SnH4 превращается в полупроводник, затем в металл, а затем в сверхпроводник с критической температурой 72 К. Электротранспортные свойства анализировались с помощью металлических проводов. "Напылением на алмазные наковальни и пропусканием через образец электрического тока. Мы изучали структуру новых гидридов олова с помощью монокристаллической и порошковой рентгеноструктуры", - рассказывает Семенок.