Группа ученых из России, Китая и США предсказала, а потом экспериментально получила супергидриды бария – новые высокотемпературные сверхпроводники. Результаты опубликованы в журнале Nature Communications.
С первой половины 20го века химики и физики охотятся за комнатными сверхпроводниками, веществами, способными к сверхпроводимости при комнатной температуре. Изначально большие надежды возлагали на металлический водород, но оказалось, что твердый сверхпроводящий металлический водород можно получить лишь при невероятно большом давлении в миллионы атмосфер. Поэтому химики стали добавлять к водороду другие элементы, в надежде стабилизировать металлическое состояние при более щадящих условиях, и пытаться добиться сверхпроводимости. Ученые, в том числе и из группы профессора Сколтеха Артема Оганова, предсказали и экспериментально получили множество соединений с большим числом атомов водород, например ThH16, ThH10. Но вопрос о максимальном содержании водорода в таких «странных» гидридах, и об их максимальной температуре сверхпроводимости остается актуальным.
В новом исследовании ученые из лаборатории Артема Оганова, совместно с коллегами из Китая и США, с помощью программы для предсказания кристаллических структур USPEX, разработанной Артемом Огановым , проанализировали все возможные гидриды бария и остановились на BaH12, одном из самых богатых водородом соединений. Дальше это соединение смогли получить экспериментально, продемонстрировать его сверхпроводимость и изучить кристаллическую структуру. BaH12 оказался необычным веществом: его структура содержит молекулярные группы из двух и трех атомов водорода, и является молекулярным сверхпроводником. За счет молекулярной структуры это соединение сверхпроводит при температурах ниже -253 °C. Исследование вносит существенный вклад в понимания того, какие структуры смогут в будущим служить комнатными сверхпроводниками в составе реальных устройств.
«С 15 октября 2020 года мы живем в эпоху комнатной сверхпроводимости, это то, о чем люди мечтали более 100 лет! Первым сверхпроводником была ртуть, но температура ее сверхпроводимости -269 ℃. Состав нового сверхпроводника, полученного американскими учеными и опубликованного 15 октября 2020 г., пока неизвестен, однако его сверхпроводимость при комнатной температуре была продемонстрирована. В то же время практического применения новое вещество не получит, так как для его синтеза необходимы давления почти в три миллиона атмосфер, и синтезировать их возможно лишь в микроскопических количествах. Но когда-то и это считалось невозможным. Необходимо получать новые вещества, изучать их свойства, и когда-нибудь мы поймем, как создать комнатную сверхпроводимость уже при нормальном давлении», – говорит Артем Оганов.