science >> Wetenschap >  >> Fysica

Wetenschappers synthetiseren een ongewoon supergeleidend bariumsuperhydride

Krediet:Pavel Odinev / Skoltech

Een groep wetenschappers uit Rusland, China en de Verenigde Staten hebben bariumsuperhydriden voorspeld en vervolgens experimenteel verkregen, nieuwe ongebruikelijke supergeleiders. De studie is gepubliceerd in Natuurcommunicatie .

Chemici en natuurkundigen jagen al sinds de eerste helft van de 20e eeuw op supergeleiders bij kamertemperatuur. aanvankelijk, hoge verwachtingen werden gesteld op metallische waterstof, maar zoals later bleek, vaste metallische waterstof kan alleen supergeleidend worden bij extreem hoge drukken van enkele miljoenen atmosfeer. Chemici probeerden vervolgens andere elementen aan waterstof toe te voegen in de hoop supergeleiding te bereiken door de metallische toestand onder minder uitdagende omstandigheden te stabiliseren. wetenschappers, inclusief het onderzoeksteam onder leiding van Skoltech Professor Artem R. Oganov, voorspelde en experimenteerde een reeks verbindingen met een ongewoon groot aantal waterstofatomen, zoals ThH 9 , ThH 10 , PrH 9 , NdH 7 , NdH 9 , YH 6 , enzovoort. Nog, de race voor een hoger waterstofgehalte in zulke bizarre hydriden en vooral voor een hogere supergeleidende overgangstemperatuur is nog steeds gaande.

In hun laatste onderzoek, wetenschappers van het laboratorium van Oganov en hun collega's uit China en de Verenigde Staten analyseerden alle mogelijke bariumhydriden met behulp van de unieke theoretische benaderingen ontwikkeld door Oganov en zijn studenten en geïmplementeerd in hun USPEX-code (uspex-team.org), en uiteindelijk gekozen voor BaH 12 , een verbinding met een van de hoogste waterstofgehalten. De onderzoekers verkregen de verbinding experimenteel, demonstreerde zijn supergeleiding en bestudeerde zijn kristalstructuur. Bah 12 bleek een vrij opmerkelijke verbinding te zijn met een structuur gevormd door moleculaire groepen van twee en drie waterstofatomen en fungerend als een moleculaire supergeleider. Dankzij de moleculaire structuur Bah 12 is geen supergeleider voor hoge temperaturen:de kritische temperatuur is -253 °C. De studie markeert een aanzienlijke vooruitgang in het begrijpen van wat voor soort structuren op een dag kunnen fungeren als supergeleiders bij kamertemperatuur in echte apparaten.

"Op 14 oktober 2020, Amerikaanse wetenschappers rapporteerden de ontdekking van een supergeleider bij kamertemperatuur, een tijdperk van supergeleiding in de ruimte inluidt. De samenstelling van de nieuwe supergeleider is niet bekendgemaakt, maar de supergeleiding bij kamertemperatuur is overtuigend aangetoond. Een eeuwenlange droom is uitgekomen! Bedenk dat supergeleiding meer dan 100 jaar geleden voor het eerst werd waargenomen in kwik bij -269 C. Het is onwaarschijnlijk dat het nieuwe materiaal onmiddellijke praktische toepassingen zal hebben, omdat het alleen in microscopisch kleine hoeveelheden kan worden gesynthetiseerd onder extreem hoge drukken van bijna drie miljoen atmosfeer. We moeten blijven zoeken naar nieuwe materialen en hun eigenschappen bestuderen, zodat we op een dag kunnen uitvinden hoe we supergeleiding bij kamertemperatuur kunnen bereiken onder normale druk, ' zegt Oganov.