Новости химической науки > Сверхпроводимость сероводорода куется на алмазной наковальне

Исследователи из Германии утверждают, что соединения с высоким содержанием водорода при экстремальных давлениях могут стать более эффективными сверхпроводниками, чем наилучшие из известных в настоящее время «обычных» сверхпроводников.

Результаты исследования позволяют предположить, что металлические водородсодержащие соединения будут характеризоваться электрическим сопротивлением в 50 раз меньшим, чем сопротивление меди, причем такая электропроводность может проявляться до температуры –83°C. Следует отметить, что наиболее эффективные сверхпроводящие материалы в настоящее время теряют свойство сверхпроводимости при достижении –109°C.

Рисунок из arXiv:1412.0460v1

Идея работы, в выполнении которой принимали участие Михаил Еремец (Mikhail Eremets) и его коллеги из Химического Института Макса Планка (Германия), основывается на теоретических выкладках, сделанных Юджином Вигнером (Eugene Wigner) и Хиллардом Беллом Хантингтоном еще в 1935 году. Эти физики предсказывали, что чистый водород при очень высоких давлениях (примерно около 25 ГПа) должен металлизироваться. Теория предсказывает, что, находясь в такой фазе, водород может проявлять проводимость при комнатной или даже более высокой температуре. Одной из причин такого поведения является возможность формирования куперовских электронных пар в металлическом водороде.

Тем не менее, последние десятилетия показали, что получить металлический водород очень сложно. Причем в некоторых работах высказывается мысль о том, что при высоких давлениях металлическая фаза водорода образуется с вероятностью меньшей, чем графитоподобная фаза, отличающаяся уже не такой замечательной электропроводностью. Ну и самое главное, пожалуй, то, что при нормальном атмосферном давлении металлический водород просто не может существовать.

В связи с этими обстоятельствами в последнее время делались попытки получения металлической фазы не самого водорода, а соединений, содержащих значительное количество этого элемента – именно этим путем пошел Еремец и его коллеги.

Исследователи поместили сероводород в камеру высокого давления с алмазными наковальнями [diamond anvil cell (DAC)]. В таком устройстве газ охлаждали и сжимали, действуя на него сверхвысокими давлениями. С помощью этой камеры исследователи смогли сжать сероводород до состояния, при котором он может находиться в центре планет-гигантов – создали давление порядка 150 ГПа.

Еремец с коллегами установил, что получившееся в результате сжатия металлическое соединение является сверхпроводником при температурах до 190K (–83°C) и данном давлении. Правда, хотя исследователи и обнаружили сверхпроводимость сероводорода, природа такого поведения H₂S пока остается неясной. Одним из возможных объяснений является то, что при высоком давлении в результате диссоциации водородного соединения серы образуется гидрид, который и может быть причиной проявления сверхпроводимости, однако эту гипотезу еще предстоит доказать (или опровергнуть).

Источник: arXiv:1412.0460v1

метки статьи: #физическая химия, #электрохимия