Междисциплинарная группа российских ученых под руководством Ивана Трояна из Института кристаллографии РАН и Артема Оганова из Сколтеха и МФТИ смогли создать новый гидрид тория, одна молекула которого содержит 10 атомов водорода. Новый материал оказался сверхпроводником, который теряет сопротивление при – 112 °C. Статья исследователей опубликована в журнале Materials Today.
Cверхпроводимость — это состояние материала, при котором он начинает проводить электроэнергию без сопротивления. Такие материалы очень интересны для электроники, так как могут найти применение в квантовых компьютерах и высокочувствительных детекторах. Однако, это состояние ограничено определенным интервалом температур, и для всех перспективных материалов сегодня этот интервал значительно ниже нуля. До недавнего времени самую высокую температуру перехода в сверхпроводящее состояние показал ртутьсодержащий купрат с температурой сверхпроводимости -138 °С. Рекорд этого года — -13°С (декагидрид лантана, LaH10). Это очень близко к комнатной температуре, но достигается это при очень высоких давлениях в почти два миллиона атмосфер, что затрудняет практическое использование этого вещества.
Поэтому ученым важно было найти материалы, которые переходят в сверхпроводящее состояние при температурах, близких к комнатным, и атмосферном давлении. В 2018 году ученые из лаборатории Оганова предсказали новое вещество — декагидрид тория ThH10, с температурой перехода в сверхпроводящее состояние -32 °С при давлении в миллион атмосфер.
В новом исследовании ученым из Института кристаллографии РАН, Сколковского института науки и технологиий, МФТИ и Физического института им. П.Н. Лебедева (ФИАН) удалось получить это соединение и исследовать его физические свойства, в том числе сверхпроводимость (синтез проводила группа Трояна). Оказалось, что декагидрид тория существует при давлениях выше 0,85 миллиона атмосфер и обладает высокотемпературной сверхпроводимостью. Критическую температуру удалось определить только при давлении в 1,7 миллиона атмосфер, где она оказалась равной -112°С — это совпадает с сделанным предсказанием для этого давления.
«Современная теория и, в частности, разработанный мной и моими учениками метод USPEX, в очередной раз показывает способность удивительно точно предсказывать структуру и свойства еще не полученных веществ. Описанный нами в новом исследовании ThH10 не вписывается в рамки классической химии и обладает, согласно теории, уникальными свойствами», — подчеркнул Артем Оганов.
По словам ученых, хотя температура перехода в сверхпроводящее состояние при 1,7 миллионах атмосфер достаточно низкая, есть все основания полагать, что при уменьшении давления она упадет до -30 — -40°С.
