Ученые открыли основу для работающего при комнатной температуре сверхпроводника

Исследователи выяснили, что соединение ванадия, циркония и водорода имеет примерно схожее устройство с недавно открытыми сверхпроводниками на базе водорода и тяжелых металлов

Американские и европейские исследователи выяснили, что соединение ванадия, циркония и водорода имеет примерно схожее устройство с недавно открытыми сверхпроводниками на базе водорода и тяжелых металлов. Его аналоги помогут создать первый сверхпроводник, проводящий ток без потерь при комнатной температуре, сообщила в понедельник пресс-служба Национальной лаборатории в Оак-Ридж (ORNL).

«Открытие материала, проводящего ток без потерь при комнатной температуре и давлении, было главным святым Граалем физики на протяжении многих десятилетий. Мы надеемся на то, что гидрид ванадия и циркония, недорогой и стабильный материал, можно будет приспособить для создания вещества с подобными характеристиками», — рассказал профессор университета Иллинойса в Чикаго Расселл Хемли, чьи слова приводит пресс-служба ORNL.

За последние годы химики и физики создали несколько новых типов сверхпроводников, работающих при очень высоких температурах. К примеру, три года назад российские и немецкие исследователи выяснили, что к их числу относится обычный сероводород, сжатый до нескольких миллионов атмосфер. Для самых удачных версий этого соединения она приближается к отметке в минус 70 градусов Цельсия, что сопоставимо с температурами в Антарктике.

Год назад профессор Сколтеха Артем Оганов и его коллеги обнаружили, что к числу подобных высокотемпературных сверхпроводников относятся соединения водорода и некоторых тяжелых элементов с особой структурой электронных оболочек. К их числу относятся уран, актиний, лантан, иттрий, натрий и некоторые другие металлы.

«Самые перспективные сверхпроводники, такие как декагидрид лантана (LaH10), начинают проводить электричество без потерь уже при минус 13 градусах Цельсия, однако для этого их нужно сжать до полутора миллионов атмосфер, что не позволяет встраивать его в электронику и электросети», — пояснил Хемли.

«Бытовая» сверхпроводимость

Хемли и его коллеги пытались решить эту проблему, изучая структуру хорошо изученных гидридов — соединений водорода и металлов — при помощи установки VISION, вырабатывающей пучки нейтронов. Наблюдая за тем, как эти частицы отскакивали от атомов водорода и металлов, ученые определяли то, как устроены гидриды изнутри и как плотно были упакованы атомы водорода внутри них.

Когда европейские и американские экспериментаторы начали изучать структуру одного из таких веществ — гидрида циркония и ванадия (ZrV2Hx), они столкнулись с результатами замеров, не совпадавшими с предсказаниями физиков-теоретиков.

Собранные ими данные указали на то, что среднее расстояние между атомами водорода в данном соединении было в полтора раза меньше так называемого предела Свитендика, минимальной дистанции между атомами, допускаемой теорией для соединений водорода и металлов. Этот предел раньше считался одной из причин, по которой водород начинает вести себя как металл только при сверхвысоких давлениях.

Нарушение этого принципа расположения атомов говорит о том, что водород внутри этого вещества находится примерно в таком же состоянии, как и внутри сверхпроводящих соединений водорода и лантана, а также других тяжелых элементов, сжатых до сверхвысоких давлений. Аномально небольшое расстояние между атомами водорода внутри гидрида ванадия и циркония наблюдалось как при температурах, близких к абсолютному нулю, так и в комнатных условиях.

Эта особенность ZrV2Hx, как отмечают ученые, не только позволяет надеяться на создание сверхпроводников, проводящих ток без потерь при комнатной температуре и давлении, но и даст физикам уникальную возможность напрямую проверить и опровергнуть заявления о «холодном ядерном синтезе», который происходит, как заявляют его сторонники, при сверхвысоких давлениях и концентрациях атомов водорода.

Источник https://nauka.tass.ru/nauka/7676059