Открытие российскими химиками сверхпроводящих соединений урана

Российским, китайским и американским ученым удалось предсказать и добиться экспериментального создания новых соединений урана, частично обладающих сверхпроводящими свойствами. О выводах, сделанных учеными, рассказано на страницах журнала Science Advances.

В публикации, написанной профессором Сколтеха и МФТИ Артемом Огановым, говорится о двух примечательных моментах, характеризующих полученные нами результаты. Прежде всего, можно утверждать о невероятно богатой химии гидридов урана, подвергнутых давлению. Большинство из них не соответствуют правилам классической химии. Также упомянем о возможности получения их и сверхпроводимости, возникающей при небольших величинах давления, даже при атмосферном.

О химии успеха

В течение последних лет физикам удалось открыть либо добиться создания нескольких видов сверхпроводников, которые обладают способностью функционирования в условиях очень больших температур. Хотя температура в наиболее лучших ситуациях может достигать лишь -70 градусов по Цельсию, а это практически соответствует природным условиям. Например, открытие таких свойств произошло около трех лет назад группой российских и немецких химиков, работавших с обычным сероводородом, сжатым до миллиона атмосфер.

В связи с их появлением потребовалось новое объяснение проводимости тока такими структурами без очевидных потерь. И это происходит даже при нарушениях основ 1-вой теории сверхпроводимости, которую сформулировали в 50-ые годы минувшего столетия.

Химикам из России удалось добиться открытия «невозможного» соединения золота

Оганов А. со своими коллегами уже в течение достаточно долгого времени занимались изучением свойств новых сверхпроводников, с использованием алгоритма USPEX. Российский химик создал его для понимания поведения различных кристаллов и других структур из множества атомов в ситуациях с экстремальными давлениями, температурами и прочими условиями.

После открытия «тухлых» сверхпроводников и раскрытия необычных связей таблицы Менделеева со сверхпроводимостью команда Оганова задумалась о возможном наличии сверхпроводящих свойств у других соединений водорода, особенно в ситуациях с более высокими температурами и низкими давлениями.

Изобретение химиками из России уникального сверхтвердого материала

Благодаря использованию тех же методик, российским химикам и их коллегам из США и Китая удалось приступить к изучению свойств, характерных различным соединениям металлов и водорода. Основное внимание сосредоточено на гидридах урана – токсичных и относительно «гипотетических» соединениях, в существовании части которых еще недавно сомневались.

Химикам удалось сделать расчет свойств, присущих различным вариантам гидрида урана при различных значениях давления, начиная с нулевых и завершая царящими в земном ядре. Им удалось определиться со значениями, которые будут стабильными в соответствующих условиях.

Достижение острова сверхпроводимости

Ученым удалось выяснить, что возможность существования в более экстремальных ситуациях есть не только у тригидрида урана, открытого в пятидесятых годах минувшего век, а также еще у 14-ти разновидностей, где происходит соединение одного атома урана и очень большого числа атомов водорода, от 5-ти до 9-ти штук.

Получение многих подобных соединений удалось в ходе экспериментов, проводимых группой, возглавляемой профессором Александром Гончаровым, работающей в Институте Карнеги в Вашингтоне, расположенном в США, и Институте физики твёрдого тела Китайской академии наук, расположенной в Китае. Ученые для этих целей осуществили синтез тригидрида урана (UH3), сжимая его с помощью алмазной наковальни, осуществляя нагрев посредством лазера.

Благодаря изучению свойств, характерных этим соединениям, удалось познакомиться с крайне любопытной вещью. Большинство соединений принадлежало к сверхпроводникам, обладавшим подобными свойствами при высоких значениях температур и аномально низких значениях давлений, в отличие от сверхпроводящего сероводорода.

Российским химикам, работавшим с таблицей Менделеева, удалось найти «остров сверхпроводимости».

Стоит отдельно упомянуть о самом интересном из данных веществ, гептагидриде урана (UH7), проводившем без сопротивления ток при величине давления, достигавшей 200-т тысяч атмосфер. Это существенно ниже значений, наблюдавшихся при опытах, которым подвергались «тухлые» сверхпроводники.

По предположению Оганова А. и его коллег, если к этому материалу добавить другие атомы, удастся сохранить его свойства сверхпроводника при более высоких значениях температуры. Сейчас она достигает минус 219-ти градусов Цельсия. Благодаря дальнейшему изучению гидридов металлов, расположенных в самом «островке сверхпроводимости» в таблице Менделеева, появится возможность для обнаружения такого соединения, обладающего подобными свойствами при практической величине атмосферного давления.