Группа учёных провела исследование устойчивости соединений водорода, лантана и магния, возникающих при высоких давлениях
Группа учёных из «Сколтеха», МФТИ и китайского Центра передовых исследований в области науки и технологий высокого давления с помощью суперкомпьютера провели исследование устойчивости соединений водорода, лантана и магния, возникающих при высоких давлениях. Полученные данные показали при каких условиях стабильны образованные этими тремя элементами соединения. Некоторые из соединений представляют собой сверхпроводники, а пять гидридов лантана или магния без атомов второго металла описаны учёными впервые. Исследование опубликовано в журнале Materials Today Physics. Группа учёных продолжает поиск сверхпроводников, работающих при комнатной температуре.
Артём Оганов
Научный руководитель исследования, профессор Сколтеха
«В системе магний-лантан-водород, которая прежде не исследовалась, самым высокотемпературным сверхпроводником оказался LaMg3H28. У этого материала электрическое сопротивление становится нулевым при охлаждении до −109 °C и давлении 2 млн атмосфер. Такая температура сверхпроводящего перехода — не рекорд, но тоже вполне неплохо. Но важно отметить, что мы, помимо прочего, получили свежее подтверждение одного эмпирического правила, которое помогает искать новые высокотемпературные сверхпроводники. Основное достижение в этом, а также в открытии пяти новых бинарных, то есть двухэлементных, соединений, в том числе LaH13 и MgH38. Эти формулы даже для нас выглядят весьма экзотически, и ещё предстоит найти им теоретическое обоснование».
По словам одного из авторов работы и сотрудника МФТИ Ивана Круглова, этим исследованием группа исследователей предложила новый подход для изучения сверхбольших химических пространств и показали его эффективность на системе La‑Mg‑H.
Что касается упомянутого Огановым эмпирического правила (см. цитату), подтверждённого исследователями, правило связано с переносом электронов: в этом случае атомы водорода забирают электроны у атомов обоих металлов. Считается, что для максимума сверхпроводимости в таких веществах нужны слабые ковалентные связи между атомами водорода, образующие объёмную сеть. С другой стороны, атом водорода может забрать целый электрон у лантана или магния — получится гидрид‑анион (отрицательный ион водорода), который уже не стремится образовывать химических связей. Атомы водорода, не получив электронов от металла, удовлетворят свою потребность в химических связях, образуя молекулы H2. В первом и во втором случаях ожидать высокотемпературной сверхпроводимости не приходится.
Артём Оганов объяснил, что есть своего рода золотая середина, когда на каждый атом водорода приходится в среднем одна треть электрона. Чем ближе к этому значению, тем лучше для сверхпроводимости. На эту особенность обратили внимание какое‑то время назад, и своей новой работой группа учёных подтверждает правило на сравнительно сложной химической системе.
Написать комментарий