Создано невозможное в природе соединение

«Невозможное» с точки зрения классической химии сверхпроводниковое соединение удалось создать российским ученым совместно с китайскими коллегами.

Главное отличие сверхпроводников от обычных материалов - они способны передавать электричество без потерь. Но для этого им нужно глубокое охлаждение, почти до абсолютного нуля. Для этого используется жидкий гелий, однако из-за слишком трудного и дорогого процесса, использование сверхпроводников пока нерентабельно. Так что физики не оставляют попыток все же найти вещество, способное быть сверхпроводником при комнатной температуре.

Перспективную разработку представили российские ученые из Сколковского института науки и технологий Дмитрий Семенок и Артем Оганов. Вместе с китайскими коллегами из Цзилиньского университета они изучили физические свойства и создали несколько соединений водорода с празеодимом — металлом из группы лантаноидов. 

Ученые взяли образцы металлического празеодима и водорода и поместили в специальную камеру. Затем их начали сжимать конусообразными алмазами до 40 ГПа, одновременно нагревая лазером, получив соединение PrH3. Известно, что алмазы при контакте с водородом разрушаются, поэтому водород заменили на боран аммония. Это соединение отличается высокой химической активностью и чрезвычайно большой теплотой сгорания. Во время нагревания из него выделяется большое количество водорода, который вступает в реакцию с празеодимом. В результате ученым удалось получить вещество PrH9. Что казалось ранее невозможным. Ведь электронное строение атома празеодима не позволяет ему образовывать такое большое количество связей с другими атомами. Но теперь это опровергнуто экспериментально.

Полученный гидрид празеодима переходит в состояние сверхпроводника при температуре -264 градуса Цельсия. Кроме того, у материала обнаружилось любопытное свойство. В отличие от своих соседей по таблице Менделеева, лантана и церия, атомы празеодима обладают магнитными свойствами, которые подавляя сверхпроводимость, снижают температуру ее появления.

"С помощью метода, ранее применявшегося для синтеза гидридов лантана, мы смогли создать новые сверхпроводящие металлические гидриды празеодима, — Мы сделали два основных вывода. Во-первых, возможно возникновение аномальных соединений, состав которых никак не связан с валентностями. Во-вторых, мы подтвердили новый принцип создания сверхпроводников. Мы узнали, что металлы из “пояса лабильности”, расположенного между II и III группами таблицы Менделеева, подходят для этого лучше всех остальных. Из лантаноидов ближе всего к ”поясу лабильности” лантан и церий" — сообщил ria.ru доктор физико-математических наук, профессор Сколковского института науки и технологий Артем Оганов.

Работа по созданию новых высокотемпературных сверхпроводников продолжается.

Фото: Гидрид празеодима в ячейке с алмазными наковальнями