Группа исследователей из Японского передового института науки и технологии (JAIST) провела компьютерное моделирование для поиска высокотемпературных сверхпроводников. Кандидатов искали среди тернарных гидридов (сочетания водорода с двумя другими элементами).
Новые сверхпроводники могут испытать сверхпроводимость даже при комнатной температуре. Но есть загвоздка.
Сверхпроводимость — это явление исчезновения электрического сопротивления в материалах ниже определенной температуры (надо сказать, невысокой — порядка 30 К). Для сравнения, температура жидкого азота составляет 77 K. Охлаждать до таких низких температур — дорого, поэтому учёные всеми силами пытаются увеличить эту граничную температуру.
Материаловеды рассмотрели кристаллические материалы — гидриды металлов. Это соединения, образованные атомом металла, связанным с водородом. Для достижения сверхпроводимости им требуется чрезвычайно высокое давление, что ограничивает их практическое применение, однако при подходящих условиях сверхпроводимость может быть достигнута даже при комнатной температуре.
Используя суперкомпьютер университета, исследователи изучили возможные кристаллические структуры для соединений (LaH6) (YH6)y (y=1-4), ища конфигурации, которые дадут стабильные для лабораторного синтеза структуры. Суперкомпьютер перебирал различные возможные комбинации элементов, проверяя их стабильность при чрезвычайно высоких давлениях — порядка 300 ГПа.
Моделирование нашло две клатратные структуры, которые могут подойти. Клатратные структуры характерны тем, что молекулы одного сорта (к примеру, водорода) заключены в полости кристаллической решетки молекул другого сорта (например, металлов). Самая высокая температура перехода составила от 137,11 K до 145,31 K. Более высокую температуру перехода исследователи объяснили высокой плотностью состояний и высокой частотой фононов — этими параметрами оценивают сверхпроводимость материалов.
Исследователи оптимистично оценивают свои результаты и предсказывают открытие большего количества таких высокотемпературных сверхпроводников при помощи компьютерного моделирования.