Химики создали сверхпроводник, которого не должно существовать
Команда химиков из инновационного центра «Сколково» и государственной лаборатории сверхтвёрдых материалов университета Цзилинь (State Key Laboratory of Superhard Materials, Jilin University) смогла синтезировать несколько ранее неизвестных сверхпроводников на базе водорода и редкоземельного металла празеодима, которые работают при очень высоких температурах. Согласно классической химии синтезированный учёными гидрид празеодима вообще не может существовать. Однако российские и китайские химики смогли создать такой сверхпроводник и опубликовали результаты своей работы в научном журнале Science Advances.
Учёные постоянно находятся в поисках сверхпроводящих соединений, способных работать при высоких температурах. Десять лет назад считалось, что средняя температура сверхпроводимости не поднимается выше –183 °С. С течением времени исследования в этой области позволили создавать проводники, которые эффективны при –70 °С, и это считалось крупным успехом. Новое соединение, синтезированное российскими химиками, обеспечивает сверхпроводимость при комнатной температуре и даже выше.
Профессор Сколтеха Артем Оганов, один из авторов работы, рассказал, что идея создания гидрида празеодима появилась ещё во время предыдущего исследования, когда был синтезирован гидрид лантана. Год назад Оганов и его коллеги просчитывали свойства различных соединений водорода и тяжелых металлов при помощи алгоритма USPEX. Они обнаружили, что подобные свойства есть у соединений водорода и некоторых тяжёлых элементов с особой структурой электронных оболочек, таких как уран, актиний, лантан, иттрий и некоторые другие металлы. Синтезированный гидрид лантана (LaH10) демонстрировал свойства сверхпроводимости при –23 °C, но при давлении в почти два миллиона атмосфер. Тогда учёные вновь обратились к алгоритму USPEX. Они предсказали несколько вариаций гидрида празеодима, которые при высоких давлениях могут превращаться в сверхпроводник, и попытались их синтезировать. Сжав смесь из празеодима и водорода до давления в 1,5 миллиона атмосфер, химики получили крайне необычное вещество, существование которого противоречит классическим законам химии, так как празеодим не может вступать в столь большое число связей с атомами водорода. Это вещество — гидрид празеодима (PrH9).
Данный материал демонстрирует свойства сверхпроводимости в ограниченных условиях. Однако по результатам исследования учёные сделали вывод, что законы классической химии могут нарушаться, поэтому, помимо открытия самих сверхпроводников, химикам ещё нужно объяснить механизмы их работы. Также, по словам Оганова, полученные данные помогут учёным в дальнейших исследованиях, нацеленных на получение новых высокотемпературных сверхпроводников.
