Свойства кальция удалось предсказать с помощью квантовой механики

Кристаллическую структуру кальция, химического элемента с самой высокой температурой сверхпроводимости, и его сверхпроводящие свойства при высоком давлении впервые удалось предсказать с помощью квантово-механических расчетов, сообщают ученые из США.

МОСКВА, 5 апр - РИА Новости. Кристаллическую структуру кальция, химического элемента с самой высокой температурой сверхпроводимости, и его сверхпроводящие свойства при высоком давлении впервые удалось предсказать с помощью квантово-механических расчетов, сообщают ученые из США, России, Китая и Испании в статье, опубликованной в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Температура, при которой кальций по давлением переходит в сверхпроводящее состояние, когда его электрическое сопротивление равно нулю, составляет около 25 градусов Кельвина (примерно минус 248 градусов Цельсия). Среди чистых химических элементов это самый высокий результат, и ученые активно изучают свойства кальция, чтобы понять, почему эта температура так высока.

Однако предыдущие исследования давали противоречивые результаты, которые трудно было согласовать, пояснил РИА Новости ведущий автор работы, профессор университета штата Нью-Йорк в Стоуни-Брук и адъюнкт-профессор геологического факультета МГУ Артем Оганов.

"Кальций - очень интересный объект для такого рода исследований. Когда его изучали, в частности, под давлением, выяснили ряд моментов, которые было очень сложно понять. Разные исследования приводили к разным результатам, теория и эксперименты постоянно давали разную картину того, что происходит с кальцием при высоком давлении. В нескольких таких моментах мы разобрались, но наша работа также выявила несколько загадок, которые нужно будет решать другим экспериментаторам", - сказал Оганов.

Ученые выяснили, что кальций под давлением проходит ряд фаз, и в некоторых он демонстрирует уникальные свойства, например, необычно высокие критические температуры перехода в сверхпроводящее состояние. Все эти свойства исследователи могут предсказать благодаря новому методу предсказания кристаллических структур, разработанному Огановым и его коллегами.

"До нашей работы казалось, что кальций - это элемент "сам по себе", который под давлением ведет себя так, как ни один другой элемент. Наша работа показала, что его поведение должно быть очень похоже на поведение стронция. На самом деле это соответствует химической интуиции: в периодической системе они находятся один над другим", - пояснил Оганов.

По словам ученого, ранее существовали определенные сомнения в том, может ли квантово-механическая теория сверхпроводимости, разработанная американскими физиками Джоном Бардиным, Леоном Купером и Джоном Шриффером, давать количественные оценки температуры сверхпроводника для реальных материалов. Ученым впервые удалось показать, что такие количественные предсказания возможны даже для материала, претерпевшего множество сложнейших структурных превращений - а именно так ведет себя под давлением кальций.

Экспериментальные данные о структуре сверхпроводника можно получить методом рентгеновской дифракции. Однако точную структуру можно найти, только если образец достаточно большой и высококачественный, а условия эксперимента - очень хорошие, чего обычно нет при анализе веществ под высоким давлением. Оганову и его коллегам удалось, не опираясь на данные наблюдений, построить модель структуры, которая совпадает с ними "настолько, насколько можно доверять существующим экспериментам".

"Картина рентгеновской дифракции была получена японскими исследователями несколько лет назад, но они не были в состоянии расшифровать структуру. Последующие теоретические работы во многом противоречили друг другу. Теперь мы подобрали "ключик" к их экспериментальным наблюдениям: наша структура подходит под их дифракцию, как ключ в замок", - отметил собеседник агентства.

Как пишут авторы в своей статье, найденные ими свойства кальция делают его "одним из самых необычных и интересных элементов периодической таблицы".

"Мы провели расчеты с помощью нашего метода и смогли найти структуры, которые как раз объясняли эксперимент. И эти структуры имеют точь-в-точь те же сверхпроводящие свойства, что и выявленные другими экспериментами. Нам удалось создать общую картину поведения кальция под давлением с точки зрения структуры, сверхпроводимости, химии того, что происходит", - заключил Оганов.

РИА Наука
 
DirectAdvert



Наверх
Авторизация
He правильное имя пользователя или пароль
Войти через социальные сети
Регистрация
E-mail
Пароль
Подтверждение пароля
Введите код с картинки
He правильное имя пользователя или пароль
* Все поля обязательны к заполнению
Восстановление пароля
E-mail
Инструкции для восстановления пароля высланы на
Смена региона
Идет загрузка...
Произошла ошибка... Повторить
правила комментирования материалов

Регистрация пользователя в сервисе РИА Клуб на сайте Ria.Ru и авторизация на других сайтах медиагруппы МИА «Россия сегодня» при помощи аккаунта или аккаунтов пользователя в социальных сетях обозначает согласие с данными правилами.

Пользователь обязуется своими действиями не нарушать действующее законодательство Российской Федерации.

Пользователь обязуется высказываться уважительно по отношению к другим участникам дискуссии, читателям и лицам, фигурирующим в материалах.

Публикуются комментарии только на тех языках, на которых представлено основное содержание материала, под которым пользователь размещает комментарий.

На сайтах медиагруппы МИА «Россия сегодня» может осуществляться редактирование комментариев, в том числе и предварительное. Это означает, что модератор проверяет соответствие комментариев данным правилам после того, как комментарий был опубликован автором и стал доступен другим пользователям, а также до того, как комментарий стал доступен другим пользователям.

Комментарий пользователя будет удален, если он:

  • не соответствует тематике страницы;
  • пропагандирует ненависть, дискриминацию по расовому, этническому, половому, религиозному, социальному признакам, ущемляет права меньшинств;
  • нарушает права несовершеннолетних, причиняет им вред в любой форме;
  • содержит идеи экстремистского и террористического характера, призывает к насильственному изменению конституционного строя Российской Федерации;
  • содержит оскорбления, угрозы в адрес других пользователей, конкретных лиц или организаций, порочит честь и достоинство или подрывает их деловую репутацию;
  • содержит оскорбления или сообщения, выражающие неуважение в адрес МИА «Россия сегодня» или сотрудников агентства;
  • нарушает неприкосновенность частной жизни, распространяет персональные данные третьих лиц без их согласия, раскрывает тайну переписки;
  • содержит ссылки на сцены насилия, жестокого обращения с животными;
  • содержит информацию о способах суицида, подстрекает к самоубийству;
  • преследует коммерческие цели, содержит ненадлежащую рекламу, незаконную политическую рекламу или ссылки на другие сетевые ресурсы, содержащие такую информацию;
  • имеет непристойное содержание, содержит нецензурную лексику и её производные, а также намёки на употребление лексических единиц, подпадающих под это определение;
  • содержит спам, рекламирует распространение спама, сервисы массовой рассылки сообщений и ресурсы для заработка в интернете;
  • рекламирует употребление наркотических/психотропных препаратов, содержит информацию об их изготовлении и употреблении;
  • содержит ссылки на вирусы и вредоносное программное обеспечение;
  • является частью акции, при которой поступает большое количество комментариев с идентичным или схожим содержанием («флешмоб»);
  • автор злоупотребляет написанием большого количества малосодержательных сообщений, или смысл текста трудно либо невозможно уловить («флуд»);
  • автор нарушает сетевой этикет, проявляя формы агрессивного, издевательского и оскорбительного поведения («троллинг»);
  • автор проявляет неуважение к русскому языку, текст написан по-русски с использованием латиницы, целиком или преимущественно набран заглавными буквами или не разбит на предложения.

Пожалуйста, пишите грамотно — комментарии, в которых проявляется пренебрежение правилами и нормами русского языка, могут блокироваться вне зависимости от содержания.

Администрация имеет право без предупреждения заблокировать пользователю доступ к странице в случае систематического нарушения или однократного грубого нарушения участником правил комментирования.

Пользователь может инициировать восстановление своего доступа, написав письмо на адрес электронной почты moderator@rian.ru

В письме должны быть указаны:

  • Тема – восстановление доступа
  • Логин пользователя
  • Объяснения причин действий, которые были нарушением вышеперечисленных правил и повлекли за собой блокировку.

Если модераторы сочтут возможным восстановление доступа, то это будет сделано.

В случае повторного нарушения правил и повторной блокировки доступ пользователю не может быть восстановлен, блокировка в таком случае является полной.

Чтобы связаться с командой модераторов, используйте адрес электронной почты moderator@rian.ru или воспользуйтесь формой обратной связи.

Заявка на размещение пресс-релиза
Компания
Контактное лицо
Контактный телефон или E-mail
Комментарий
Введите код с картинки
Все поля обязательны к заполнению. Услуга предоставляется на коммерческой основе.
Заявка успешно отправлена