Физики в первый раз следили сверхпроводимость при комнатной температуре — Naked Science — wamba-mamba.ru

7.2

Кристалл из метана и гидрида серы под сверхвысоким давлением сохранял сверхпроводимость при температуре выше нуля градуса Цельсия.

Физика # высокотемпературная сверхпроводимость # кристалл # сверхвысокое давление # сверхпроводимость # сверхпроводник Камера с алмазной наковальней, в какой физики изучили эталон кристалла / Snider, Dias et al., Nature, 2020

Исследователи из Рочестерского института в штате Нью-Йорк, США (Соединённые Штаты Америки — государство в Северной Америке), смогли достигнуть сверхпроводимости в жестком материале при температуре 15 градусов Цельсия. Статья о этом размещена в Nature.

Способность материалов проводить электронный ток при нулевом сопротивлении ранее числилась свойством, которое можно следить только при сверхнизких температурах, близких к абсолютному нулю. Но начиная с 1980-х ученые нашли ряд соединений, которые показывали сверхпроводимость при наиболее больших температурах — до минус 109 градусов Цельсия.

Но есть и иной метод получить сверхпроводимость в материале — сверхвысокое давление. При давлении выше 1-го миллиона атмосфер почти все вещества (в главном гидриды разных частей) показывали сверхпроводимость при температурах до минус 23 градусов Цельсия. А следовую сверхпроводимость физики находили даже при минус 13 градусах.

И вот сейчас новейший предел — сверхпроводимость при комнатной температуре — официально перейден. Группа физиков под управлением Ранги Диаса зафиксировала сверхпроводимость в кристалле на базе сероводорода H2S и метана СH4 при температуре 287,7 Кельвина (около 15 градусов выше нуля по Цельсию).

Установка для исследования сверхпроводников при высочайшем давлении / A.Fenster, 2020

Углеродистый гидрид серы был избран учеными для опыта, так как уже издавна понятно, что и метан, и сероводород могут создавать устойчивые соединения с водородом при сверхвысоком давлении. В опытах, поставленных Диасом и его сотрудниками, наибольшее лишнее давление, которому подвергли кристалл, составило наиболее 2,6 миллиона атмосфер.

Материал для проведения опыта был получен благодаря фотохимической реакции — превращению, инициированному светом. Даже при относительно низком давлении молекулы метана и сероводорода выстраивались в типичные цепочки благодаря Вандерваальсовым силам межатомного взаимодействия. При следующем сжатии эти цепочки сформировывали структуры типа «владелец — гость», с гидридными матрицами и водородными включениями в их. Когда давление добивается миллионов атмосфер, эти структуры преобразуются в единую кристаллическую матрицу.

Кристаллическая структура сверхпроводящей фазы включения кристалла. В тройной системе часть молекул H2S в данной структуре заменяется молекулами метана / Snider, Dias et al., Nature, 2020

Изучить сверхпроводимость кристалла удалось с помощью ячейки с алмазной наковальней, в какой эталон фиксируется в просвете меж 2-мя алмазами. Состав и структуру оценивали с помощью рентгенографии и рамановской спектроскопии; критичные характеристики сверхпроводимости замеряли по изменениям магнитной восприимчивости и электромагнитного сопротивления эталона.

Сверхпроводящее состояние в углеродистом гидриде серы наблюдалось при достаточно широком спектре давлений: от 1,4 до 2,8 миллиона атмосфер. Наилучшее соотношение водорода, углерода и серы в сверхпроводящем кристалле — 1:1:1.

Создатели работы считают, что последующие опыты с составом тройных гидридов для получения сверхпроводников дозволят повысить критичную температуру процесса. Но наиболее принципиальная задачка сейчас — понижение давления, при котором явление можно следить при комнатных температурах.

Ранее ученые оценили шансы человека пережить попадание в кротовую нору и нашли увеличивающуюся «вмятину» в магнитном поле Земли

Источник: naked-science.ru

Leave a Comment