МОСКВА, 15 окт – РИА Новости. Ученые из России, Китая и США предсказали и экспериментально создали новые соединения урана, часть из которых обладает сверхпроводящими свойствами. Их выводы были представлены в журнале Science Advances.
Химия успеха
За последние годы физики открыли или создали несколько видов сверхпроводников, способных работать при очень высоких температурах, которая в самых лучших случаях достигает всего минус 70 градусов Цельсия, что уже почти достижимо в природных условиях. К примеру, такие свойства были открыты три года назад российскими и немецкими химиками у обычного сероводорода, сжатого до миллиона атмосфер.
Их появление потребовало нового объяснения того, как таким структурам удается проводить ток без видимых потерь, несмотря на то, что они "нарушают" основы первой теории сверхпроводимости, сформулированной еще в конце 50 годов.
Оганов и его коллеги уже достаточно долгое время изучают свойства новых сверхпроводников, используя алгоритм USPEX, созданный российским химиком для просчета того, как ведут себя различные кристаллы и другие структуры из множества атомов при экстремальных давлениях, температурах и в прочих условиях.
Открытие "тухлых" сверхпроводников и раскрытие необычной связи между таблицей Менделеева и сверхпроводимостью заставило его команду задуматься о том, какие другие соединения водорода могут обладать сверхпроводящими свойствами, особенно при более высоких температурах и низких давлениях.
Используя те же методики, российские химики и их коллеги из Китая и США начали изучать свойства различных соединений металлов и водорода. Их внимание привлекли гидриды урана – токсичные и относительно "гипотетические" соединения, существование части которых раньше ставилось под сомнение.
Химики просчитали свойства различных вариантов гидрида урана при разных давлениях, начиная с нуля и заканчивая теми, которые царят в ядре Земли, и выяснили, какие из них будут стабильными в подобных условиях.
На пути к острову сверхпроводимости
Как оказалось, в более экстремальных условиях может существовать не только тригидрид урана, открытый в середине прошлого века, а еще 14 других разновидностей, в которых один атом урана соединяется с очень большим числом атомов водорода, от пяти и до девяти штук.
Многие из этих соединений были затем получены в экспериментах группы профессора Александра Гончарова из Института Карнеги в Вашингтоне (США) и Института физики твёрдого тела Китайской академии наук (Китай). Для этого ученые синтезировали тригидрид урана (UH3) и сжимали его в алмазной наковальне, нагревая при этом при помощи лазера.
Изучение свойств этих соединений раскрыло крайне любопытную вещь – многие из них были сверхпроводниками, и сохраняли подобные свойства при достаточно высоких температурах и аномально низких давлениях по сравнению со сверхпроводящим сероводородом.
К примеру, самое интересное из этих веществ, гептагидрид урана (UH7), проводило ток без сопротивления при давлении в 200 тысяч атмосфер, что заметно меньше тех значений, которые наблюдались во время опытов с "тухлыми" сверхпроводниками.
Добавление других атомов в этот материал, как предполагают Оганов и его коллеги, позволит поднять температуру при которой он остается сверхпроводником – сейчас она равна минус 219 градусам Цельсия. В свою очередь, дальнейшее изучение гидридов металлов, находящихся внутри "островка сверхпроводимости" на таблице Менделеева, поможет найти такое соединение, которое проявляло бы подобные свойства при почти атмосферном давлении.
