Раскрыт механизм действия примесей на "водородные" сверхпроводники
Химики раскрыли механизм влияния немагнитных и магнитных примесей на свойства сверхпроводящих материалов, состоящих из соединений тяжелых металлов и большого числа атомов водорода.
Эти сведения помогут ученым создать новые "комнатные" сверхпроводники, сообщила в понедельник пресс-служба "Сколтеха".
"Вся проблема в том, что до сих пор нам не было понятно, какие именно примеси позволят улучшить сверхпроводящие свойства полигидридов. В результате сохранялась достаточно высокая степень неопределенности, тормозившая прогресс в поисках сверхпроводимости при температурах, близких к комнатной. Нам удалось устранить эту неопределенность и открыть путь для дальнейших исследований", заявил профессор "Сколтеха" Артем Оганов, чьи слова приводит пресс-служба вуза.
В последние годы российские и зарубежные химики создали сразу несколько высокотемпературных сверхпроводников, способных работать при почти комнатных температурах. Многие из этих соединений были предсказаны и открыты группами российских и зарубежных химиков и физиков с участием профессора Оганова.
В ходе этих расчетов и опытов исследователи обнаружили, что самыми интересными свойствами обладали те гидриды металлов, которые содержали в себе максимально большое число атомов водорода. Например, профессор Оганов и его коллеги создали за последние три года несколько высокотемпературных сверхпроводников на базе гидридов лантана, урана, актиния и ряда других тяжелых металлов, часть которых сохраняет сверхпроводящие свойства при температурах в минус 23-30 градусов Цельсия.
Механизм работы сверхпроводников
Открытие этих материалов, как отмечает профессор Оганов, заставило ученых задуматься о том, можно ли улучшить их сверхпроводящие свойства при помощи добавления различных примесей. В перспективе эти присадки могут как дополнительно повысить температуру, при которой сверхпроводимость сохраняется, так и снизить минимальное давление, при которой эти соединения водорода и металлов сохраняют стабильность.
Руководствуясь этими соображениями, российские и зарубежные химики проследили за тем, как на свойства гидрида лантана (LaH10) влияют примеси в виде атомов иттрия, углерода, алюминия и неодима. Последний элемент обладает сильными магнитными свойствами, из-за чего его добавление в сверхпроводник не улучшает, а ухудшает его свойства. Это ухудшение, однако, позволило ученым изучить внутреннюю структуру гидрида лантана и механизм работы его сверхпроводящих свойств.
В частности, ученым удалось показать, что сверхпроводящие свойства гидрида лантана можно описать при помощи физической теоремы Андерсона. На это, в частности, указывает то, что немагнитные примеси, такие как углерод, алюминий и иттрий, почти не влияют на температуру, при которой сверхпроводимость сохраняется, тогда как каждое повышение доли атомов неодима на 1% ухудшало этот параметр на 10-11 градусов Кельвина.
Эти сведения, как надеются профессор Оганов и его коллеги, помогут их научной команде и другим коллективам химиков и физиков разработать "водородные" сверхпроводники, которые будут сохранять свои свойства при комнатной температуре и при относительно низком давлении. Это позволит использовать их при решении различных практических задач, подытожили ученые.
Источник: nauka.tass.ru