16 марта 2021

В России синтезирован новый высокотемпературный сверхпроводник

Сколтех Сколтех

Международная группа ученых под руководством профессора Сколтеха и НИТУ МИСиС Артема Оганова и доктора Ивана Трояна из Института кристаллографии РАН теоретически и экспериментально исследовала новый высокотемпературный сверхпроводник — гидрид иттрия (YH6).

Гидриды иттрия входят в тройку самых высокотемпературных сверхпроводников из ныне известных. На первом месте в этой тройке вещество с неизвестным составом в системе S-C-H и сверхпроводимостью при температуре 288 K, на втором – гидрид лантана LaH10 (температура сверхпроводимости до 259 K), а на третьем – гидриды иттрия YH6 и YH9 с максимальной температурой сверхпроводимости – 224 K и 243 К, соответственно. Сверхпроводимость YH6 была предсказана китайскими учеными в 2015 году. Эти вещества достигают своих максимальных значений температуры сверхпроводимости при очень высоких давлениях – 2.7 млн атмосфер для S-C-H и примерно 1.4-1.7 млн атмосфер для LaH10 и YH6. Необходимость таких больших давлений пока делает невозможным производство сверхпроводящего вещества в больших количествах.

«До 2015 года рекордом высокотемпературной сверхпроводимости была температура 138 K (166 K под давлением). Если бы кто-то пять лет назад сказал про комнатную сверхпроводимость, это бы вызвало только усмешку, а сейчас это реальность. Сейчас идет речь о том, чтобы получить комнатную сверхпроводимость при более низких давлениях», –

рассказывает Дмитрий Семенок, аспирант Сколтеха и один из главных авторов работы. 

Самые высокотемпературные сверхпроводники были сначала предсказаны теорией и затем созданы и изучены экспериментально. Прежде всего химики, изучающие новые вещества, делают теоретические предсказания, а потом уже проверяют их на практике.

«Cначала мы широко раскидываем сети и смотрим много разных веществ на компьютере. Это дает возможность развить большую скорость. После грубого скрининга идут более детальные расчеты. За год мы можем просмотреть полсотни-сотню веществ, а эксперимент по каждому из наиболее интересных веществ может длиться год-два», – комментирует Артем Оганов. 

Обычно теоретические расчеты позволяют предсказывать критические температуры сверхпроводимости с погрешностью примерно 10-15%, а также критические магнитные поля с сопоставимой точностью. В случае гидрида иттрия YH6 теория и эксперимент плохо согласуются. Например, экспериментальное критическое магнитное поле оказывается в 2-2.5 раза выше теоретических предсказаний.  C таким ученые сталкиваются впервые и объяснение им еще предстоит найти. Возможно, в этом веществе присутствуют дополнительные физические эффекты, не учтенные прежними теоретическими работами.