Команда учёных из США, России и Китая синтезировала «невозможное» соединение водорода и церия СеН9, которое демонстрирует сверхпроводимость при сравнительно низком давлении в 1 миллион атмосфер. Материалы, способные проводить ток без сопротивления, называются сверхпроводниками и лежат в основе мощных электромагнитов. Их недостаток заключается в том, что они сохраняют свои свойства лишь при очень низких температурах и высоких давлениях, что ограничивает круг возможных применений и делает существующие сверхпроводниковые технологии дорогими.

Считается, что при чрезвычайно сильном сжатии водород должен стать твёрдым металлом, причём такая форма водорода может демонстрировать сверхпроводимость при комнатной температуре. Однако металлизация чистого водорода требует колоссального давления порядка 5 миллионов атмосфер. Поэтому материаловеды идут по другому пути: синтезируются так называемые запрещённые соединения разных элементов — например, лантана, серы, церия и водорода, с повышенным содержанием последнего, к примеру, когда в супергидрид церия добавляют ещё больше атомов водорода.

Хотя сверхпроводящие свойства супергидрида церия проявляются только при охлаждении до −200 градусов Цельсия, этот материал интересен тем, что он стабилен при более низком давлении в один миллион атмосфер, в отличие от полученных ранее супергидридов серы и лантана. Чтобы получить СеН9, учёные поместили в камеру с алмазными наковальнями микроскопический образец церия и вещество, выделяющее при нагревании газообразный водород. Для проведения реакции этот образец сжимали между двумя плоскими алмазами, достигая необходимого давления, а содержащий водород реагент нагревался лазером.

С использованием рентгенодифракционного анализа, чувствительного к расположению атомов церия, удалось выявить структуру нового вещества. В кристаллической решётке СеН9 каждый из этих атомов окружён своего рода сферической клеткой из 29 атомов водорода. При этом атомы водорода связаны между собой ковалентными связями, а атомы церия занимают предоставленные им полости. Благодаря появлению методов компьютерного предсказания запрещённых соединений, таких как разработанный профессором Сколтеха и МФТИ Артёмом Огановым алгоритм USPEX, исследователи досконально изучили почти все гидриды отдельных металлов. Следующий шаг — добавить ещё один химический элемент.

← Нажмите «Нравится» и читайте нас в Facebook