29 июля 2016

Физики из США и России создали "супергорячий" сверхпроводник

© Фото: Duck Young Kim

Американо-российские ученые выяснили, что соединение водорода и натрия обладает крайне необычными сверхпроводящими свойствами при сверхвысоких температурах и давлениях, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature Communications.

"Проблема заключается в температуре работы. Все известные сегодня сверхпроводники работают при запредельно низких температурах, которые нельзя поддерживать на практике. Недавно наши коллеги предсказали существование веществ, содержащих в себе несколько атомов водорода, связанных с щелочными металлами, которые будут обладать сверхпроводимостью и при более вменяемых температурах, и при этом иметь необычные свойства", 

— рассказывает Виктор Стружкин из института науки Карнеги в Вашингтоне (США).

Водород, простейшее вещество и первый элемент таблицы Менделеева, представляет собой бесцветный и горючий газ или жидкость, которая состоит из молекул из двух атомов водорода. В середине 30-х годов прошлого века физики предсказали, что водород, если сжать его до сверхвысоких давлений, перейдет в новую фазу, которая будет похожа по своим свойствам на металл.

В таком состоянии молекулы водорода перестанут существовать, а протоны потеряют свои электроны и объединятся в своеобразную кристаллическую решетку. Как показывают расчеты и компьютерные модели, "металлический" водород может обладать сверхпроводящими свойствами даже при комнатных или близких к ним температурах, а также рядом других интересных свойств.

Стружкин и его коллеги выяснили, что подобными свойствами может обладать не только "металлический водород", но и "сплав" водорода и щелочных металлов, изучая поведение гидрида натрия – соединения одного атома водорода и натрия – при сверхвысоких температурах и давлениях.

При сжатии до давления, превышающее атмосферное в 400 тысяч раз, и температурах в 2000 градусов Кельвина (1726 градусов Цельсия), NaH, по словам физиков, превращается в новый вид материи, в котором водород объединяются в своеобразные одномерные цепочки из трех и семи атомов, соединенные друг с другом ионами натрия. Этот материал, как показывают расчеты исследователей, должен обладать сверхпроводящими свойствами.

По словам Стружкина, существование подобного водорода было предсказано еще в 1972 году, однако до настоящего времени физикам не удавалось его создать. Сейчас ученые из института Карнеги пытаются понять, можно ли получать подобные "сплавы" водорода при более низких температурах и давлениях. Открытие подобного способа их "выплавки", как отмечает ученый, откроет дорогу для создания сверхпроводников, работающих при комнатной температуре.