Een groep wetenschappers onder leiding van Artem Oganov van Skoltech en het Moscow Institute of Physics and Technology, en Ivan Troyan van het Institute of Crystallography of RAS is erin geslaagd thoriumdecahydride (ThH ₁₀ ), een nieuw supergeleidend materiaal met de zeer hoge kritische temperatuur van 161 kelvin. De resultaten van hun onderzoek, ondersteund door een subsidie ​​van de Russische Wetenschapsstichting, werden gepubliceerd in het tijdschrift Materialen vandaag .

Een werkelijk opmerkelijke eigenschap van kwantummaterialen, supergeleiding is het volledige verlies van elektrische weerstand onder vrij specifieke, en soms heel hard, voorwaarden. Ondanks het enorme potentieel voor kwantumcomputers en hooggevoelige detectoren, de toepassing van supergeleiders wordt belemmerd door het feit dat hun waardevolle eigenschappen zich doorgaans manifesteren bij zeer lage temperaturen of extreem hoge drukken.

Tot voor kort, de lijst van supergeleiders werd aangevoerd door een kwikhoudende cupraat, die supergeleidend wordt bij 135 kelvin, of −138 graden Celsius. Dit jaar, lanthaandecahydride, LaH ₁₀ , vestigde een nieuw record van −13 C, die zeer dicht bij kamertemperatuur is. Helaas, die supergeleider vereist een druk van bijna 2 miljoen atmosfeer, die in real-life toepassingen nauwelijks te handhaven zijn. Wetenschappers gaan daarom verder met hun zoektocht naar een supergeleider die zijn eigenschappen behoudt onder standaardomstandigheden.

in 2018, Alexander Kvashnin, een onderzoeker in het laboratorium van Oganov, voorspelde een nieuw materiaal - thoriumpolyhydride, of ThH ₁₀ —met een kritische temperatuur van −32 C, stabiel onder 1 miljoen atmosfeer. In een recente studie, onderzoekers van Skoltech, MIPT, het Institute of Crystallography en het Lebedev Institute of Physics van de Russische Academie van Wetenschappen (RAS) hebben met succes ThH verkregen ₁₀ en bestudeerde de transporteigenschappen en supergeleiding.

De bevindingen van het team bevestigden de theoretische voorspellingen, bewijzen dat ThH ₁₀ bestaat bij drukken boven 0,85 miljoen atmosfeer en vertoont een verbazingwekkende supergeleiding bij hoge temperaturen. De wetenschappers konden de kritische temperatuur alleen bij 0,7 miljoen atmosfeer bepalen en vonden het -112 C, wat consistent is met de theoretische voorspelling voor die drukwaarde. Dit maakt ThH ₁₀ een van de recordbrekende supergeleiders voor hoge temperaturen.

"Moderne theorie, en vooral, de USPEX-methode ontwikkeld door mijzelf en mijn studenten, toonden opnieuw hun verbazingwekkende voorspellende kracht, " zeiden Skoltech en MIPT Professor Artem Oganov, die het onderzoek mede heeft geleid. "DH ₁₀ verlegt de grenzen van de klassieke chemie en bezit unieke eigenschappen die theoretisch werden voorspeld en recentelijk werden bevestigd door experimenten. Met name, de experimentele resultaten die zijn verkregen door het laboratorium van Ivan Troyan zijn van zeer hoge kwaliteit."

"We ontdekten dat de in theorie voorspelde supergeleiding bestaat bij -112 C en 0,7 miljoen atmosfeer, " studie mededirecteur Ivan Troyan toegevoegd. "Gezien de sterke consistentie tussen theorie en experiment, het zou interessant zijn om na te gaan of ThH ₁₀ zal supergeleiding vertonen tot -30 C, -40 C en lagere drukken zoals voorspeld."

"Thoriumhydride is slechts een van de elementen in een grote en snelgroeiende klasse van hydride-supergeleiders, " zei de eerste auteur van de studie, Skoltech Ph.D. student Dmitry Semenok. "Ik geloof dat de komende jaren hydride-supergeleiding zal verder gaan dan het cryogene bereik om toepassing te vinden in het ontwerp van elektronische apparaten."