2019/11/08 16:36:04

Декагидрид тория


2019: Ученые смогли синтезировать сверхпроводящий материал — декагидрид тория

7 ноября 2019 года стало известно, что совместный релиз от МФТИ, Сколтеха и РНФ. Ученые под руководством профессора Сколтеха и МФТИ Артема Оганова и Ивана Трояна из Института кристаллографии РАН смогли синтезировать сверхпроводящий материал ‒ декагидрид тория (ThH10) с очень высокой критической температурой 161 К ( -112С).

ThH10

Cверхпроводимость — удивительное свойство квантовых материалов, приводящее к полной потере электрического сопротивления в определенных, порой весьма суровых условиях. Такие материалы очень интересны для электроники, так как могут найти применение в квантовых компьютерах и высокочувствительных детекторах. Однако есть большая сложность: проявляется это явление обычно при весьма низких температурах или крайне высоких давлениях. До недавнего времени рекорд удерживал ртутьсодержащий купрат с температурой сверхпроводимости 135 К (–138°С). Рекорд этого года равен –13°С (декагидрид лантана, LaH10), что очень близко к комнатной температуре, но достигается это при очень высоких давлениях в почти 2 миллиона атмосфер, что затрудняет практическое использование этого вещества. Важно найти сверхпроводимость при температуре и давлении, близких к комнатным.

В 2018 году в лаборатории профессора Сколтеха и МФТИ Артёма Оганова сотрудником Александром Квашниным было сделано предсказание неизвестного вещества, полигидрида тория ThH10, с критической температурой –32°С при давлении в 1 миллион атмосфер.

В исследовании ученым из Института кристаллографии РАН, Сколтеха, МФТИ и Физического института им. П. Н. Лебедева (ФИАН) удалось получить это вещество и исследовать его транспортные свойства и сверхпроводимость. В согласии с теоретическим предсказанием, было обнаружено, что ThH10 существует при давлениях выше 0,85 миллиона атмосфер и является выдающимся высокотемпературным сверхпроводником. Критическую температуру удалось определить только при давлении в 1,7 миллиона атмосфер, где она оказалась равной –112°С, что совпадает с теоретическим предсказанием для этого давления и уже ставит ThH10 в ряд рекордных высокотемпературных сверхпроводников.

«
Современная теория и, в частности, разработанный мной и моими учениками метод USPEX в очередной раз показывает предсказательную мощь. Предсказанное вещество, ThH10, не вписывающееся в рамки классической химии и обладающее, согласно теории, особыми свойствами, подтверждено теперь и экспериментом. Причем качество экспериментальных данных, полученных в лаборатории Ивана Трояна, весьма высокое,
рассказывает соруководитель исследования, профессор Сколтеха и МФТИ Артём Оганов
»

«
Мы увидели предсказанную теорией сверхпроводимость при –112°С и 1,7 миллиона атмосфер. Учитывая замечательное согласие теории и эксперимента, интересно узнать, вырастет ли при более низких давлениях сверхпроводимость этого вещества до предсказанных –30–40°С,
отмечает соруководитель исследования, доктор физико-математических наук Иван Троян
»

«
Гидрид тория — это лишь отдельное звено большого, динамично развивающегося класса гидридных сверхпроводников. Я считаю, что в ближайшие годы гидридная сверхпроводимость покинет криогенную область и перейдет в плоскость конструирования электронных устройств на их основе,
подчеркнул автор исследования, аспирант Сколтеха Дмитрий Семенок
»