Российские ученые получили ранее неизвестные гидриды олова (SnH4) под давлением до 2–2,5 миллиона атмосфер. И хотя он становится сверхпроводником при более низкой температуре, электрическое и магнитное сопротивления этого материала в несверхпроводящем состоянии практически линейно зависят от температуры и магнитного поля. Авторы отмечают, что это поведение очень похоже на поведение купратных сверхпроводников. Ученые планируют продолжить изучать физические свойства сверхпроводящих гидридов. Исследование опубликовано в журнале Advanced Science.
Явление сверхпроводимости открыли еще в 1911 году у гелия (He). Электрическое сопротивление таких веществ равно нулю при определенных условиях, то есть они проводят электричество без потерь. Можно выделить несколько важнейших направлений, где применяют сверхпроводники. Это получение проводящих материалов, создание микроволновых устройств, цифровой электроники, силовых кабелей, электрических систем и другого. Сверхпроводники позволяют решать задачи в разы быстрее. Однако в большинстве случаев необходимо понизить температуру ниже 196 °C, чтобы достичь состояния сверхпроводимости. А технологии, которые позволяют обеспечить такие условия, очень дорогие и их нельзя использовать в повседневной жизни.
Сверхпроводимостью обладают, например, материалы, состоящие из чередующихся слоев оксида меди (CuO2) со слоями других оксидов металлов. Такие сверхпроводники называют купратными. Их также характеризуют как «странные», потому что они проводят ток не так, как обычные металлы. На рассеяние электронов и электрическое сопротивление в них влияют не только тепловые колебания структуры и электроны, но и, например, различие свойств материала в разных точках. Сверхпроводимость свойственна также гидридам — соединениям металлов с водородом. Ученые считают, что такие материалы будут достигать состояния сверхпроводимости при более высоких температурах, чем купратные сверхпроводники. Команда исследователей уже изучала гидриды тория, иттрия, церия, лантана-иттрия и лантана-церия при давлениях до двух миллионов атмосфер. Даже при таких огромных давлениях они смогли добиться только температуры около минус 20 °C.
В новых экспериментах ученые исследовали гидрид олова (SnH4). «Для экспериментов мы используем алмазные камеры высокого давления с двумя алмазными наковальнями, которые с усилием прижимаются друг к другу. Между ними помещается небольшой образец исследуемого материала. В рамках этой работы мы загружали в камеру жидкий станнан — молекулярный гидрид олова SnH4. При сдавливании алмазов в области диаметром 50 микрометров развивается огромное давление — до 2–2,5 миллиона атмосфер. В результате свойства вещества изменяются, и образуются новые соединения олова с водородом. Прозрачная жидкость SnH4 превращается в полупроводник, потом становится металлом, а затем сверхпроводником с критической температурой в минус 201,15 °C. Электротранспортные свойства мы исследовали, используя металлические контакты на алмазе и пропуская электрический ток через образец. Структуру новых гидридов олова мы изучали с использованием монокристальной и порошковой синхротронной дифракции», — описывают процедуру авторы.
И хотя гидрид олова и становится сверхпроводником при более низких температурах, ученые обнаружили, что электрическое и магнитное сопротивления этого материала в несверхпроводящем состоянии практически линейно зависят от температуры и магнитного поля. Авторы отмечают, что его поведение очень похоже на поведение купратных сверхпроводников.
Исследователи планируют детально изучить свойства таких «странных» металлов. Они считают, что другие значимые гидриды могут тоже обладать такими свойствами. В дальнейших работах авторы собираются сделать акцент на квантовые эффекты при сверхнизких температурах в гидридах, и в особенности в гидридах церия (CeH9, CeH10), для получения которого требуются значительно меньшие давления (меньше одного миллиона атмосфер).
Автор: Дарья Моисеенкова.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
