Появился новый высокотемпературный сверхпроводник

Ученые под руководством профессора Сколтеха и МФТИ Артема Оганова и доктора Ивана Трояна из Института кристаллографии РАН смогли синтезировать новый сверхпроводящий материал ‒ декагидрид тория (ThH10) с очень высокой критической температурой (161 К). Результаты исследования опубликованы в журнале Materials Today.

Cверхпроводимость – удивительное свойство квантовых материалов, приводящее к полной потере электрического сопротивления в определенных, порой весьма суровых условиях. Такие материалы очень интересны для электроники, так как могут найти применение в квантовых компьютерах и высокочувствительных детекторах. Однако есть большая сложность: проявляется это явление обычно при весьма низких температурах или крайне высоких давлениях.

Рекорд этого года -13 С (декагидрид лантана, LaH10), что очень близко к комнатной температуре, но достигается это при очень высоких давлениях в почти 2 миллиона атмосфер, что затрудняет практическое использование этого вещества. Важно было найти сверхпроводимость при температуре и давлении, близких к комнатным.

В 2018 году в лаборатории профессора Сколтеха и МФТИ Артема Оганова его сотрудником Александром Квашниным было сделано предсказание нового вещества, полигидрида тория ThH10, с критической температурой -32 С при давлении в 1 миллион атмосфер. В новом исследовании ученым из Института кристаллографии РАН, Сколтеха, МФТИ и Физического института имени П. Н. Лебедева (ФИАН) удалось получить это вещество и исследовать его транспортные свойства и сверхпроводимость.

[news_post id='5222094' name='' img='' align='left']

В согласии с теоретическим предсказанием было обнаружено, что ThH10 существует при давлениях выше 0,85 миллиона атмосфер и является выдающимся высокотемпературным сверхпроводником. Критическую температуру удалось определить только при давлении в 1,7 миллиона атмосфер, где она оказалась равной -112 С, что совпадает с теоретическим предсказанием для этого давления и уже сейчас ставит ThH10 в ряд рекордных высокотемпературных сверхпроводников.

"Современная теория и, в частности, разработанный мной и моими учениками метод USPEX, в очередной раз показывает удивительную предсказательную мощь. Предсказанное вещество, ThH10, не вписывающееся в рамки классической химии и обладающее, согласно теории, уникальными свойствами, подтверждено теперь и экспериментом. Причем качество экспериментальных данных, полученных в лаборатории Ивана Трояна, весьма высокое", – рассказывает соруководитель исследования, профессор Сколтеха и МФТИ Артем Оганов.

"Мы увидели предсказанную теорией сверхпроводимость при -112 С и 1,7 миллиона атмосфер. Учитывая замечательное согласие теории и эксперимента, интересно узнать, вырастет ли при более низких давлениях сверхпроводимость этого вещества до предсказанных -30-40 С", ‒ отметил соруководитель исследования, доктор физико-математических наук Иван Троян.

"Гидрид тория – это лишь отдельное звено большого, динамично развивающегося класса гидридных сверхпроводников. Я считаю, что в ближайшие годы гидридная сверхпроводимость покинет криогенную область и перейдет в плоскость конструирования электронных устройств на их основе", ‒ подчеркнул автор исследования, аспирант Сколтеха Дмитрий Семенок.