Новый материал обещает прорыв в области сверхпроводников

9 801 просмотр
Об авторе

Сверхпроводники

Ученые много лет искали различные способы заставить водород войти в металлическое состояние. Металлическое состояние водорода — это святой Грааль в материаловедении, поскольку его можно использовать для сверхпроводников: материалов, которые не препятствуют току электронов, что повышает эффективность передачи электроэнергии во много раз. Впервые за все время ученые под руководством Виктора Стружкина из Университета Карнеги, смешав водород с натрием, экспериментально произвели новый класс материалов, которые обещают изменить картину в области сверхпроводников и могут быть использованы для хранения водородного топлива. Исследование было опубликовано в Nature Communications.

Считалось, что определенные обогащенные водородом соединения, состоящие из нескольких атомов водорода и щелочных металлов (лития, калия или натрия), могут обеспечить новое химическое средство для изменения электронной структуры соединения. Это, в свою очередь, может привести к разработке металлических высокотемпературных сверхпроводников.

«Проблема в температуре, — объясняет Стружкин. — Имеющиеся сверхпроводники могут существовать только при непрактично низких температурах. В последние годы начали обещать соединения с несколькими атомами водорода, связанными с щелочными металлами, которые могут существовать при более практичных температурах. Теоретически они будут обладать уникальными свойствами, полезными для сверхпроводимости».

Теперь прогнозы подтвердились.

Группа Стружкина использовала эту теорию для составления экспериментов и измерила образцы с использованием одновременно метода, который показывает атомную структуру (рентгеноструктурный анализ), и метода рамановской спектроскопии. Теоретически, натриево-водородный материал должен быть стабильным под давлением, обладать металлическими свойствами и уникальной структурой, а также демонстрировать сверхпроводящие свойства.

Ученые провели эксперименты с применением высокого давления и высокой температуры. Материя при таких экстремальных условиях может превращаться в новые структуры с новыми свойствами. При помощи высокого давления они сжали образцы лития и натрия в ячейке с алмазными наковальнями и нагрели их лазером. При давлении в 300 000—400 000 атмосфер (30—40 ГПа) и температуре около 1700 градусов по Цельсию, ученые впервые наблюдали структуры «полигидридов», натрия с тремя атомами водорода (NaH3) и NaH7 — натрия с семью атомами водорода — в крайне необычных конфигурациях. Три отрицательно заряженных атома водорода в NaH7 выстроились и продемонстрировали одномерную водородную цепь, новую фазу, которая сильно отличается от чистого водорода.

«Существование этой конфигурации предсказывали еще в 1972 году, более 40 лет назад, — говорит Дак Йонг Ким, ученый из группы Стружкина. — Оказалось, что наши эксперименты полностью согласуются с теорией, которая предсказывала существование NaH3. В качестве приятного дополнения мы также наблюдали соединение с семью атомами водорода».

Далее ученые планируют посмотреть, можно ли получить материалы такого класса при более низких температурах и давлениях. В любом случае новый класс материи открывает новый мир возможностей.

Новый материал обещает прорыв в области сверхпроводников

Приложение
Hi-News.ru

Новости высоких технологий в приложении для iOS и Android.

18 комментариев

  1. Funb

    Слышал о NaH3 в школе, когда теорию писали с реакциями. Вот теперь это становится реальностью! Спасибо химии в школе, что хоть что-то знаю (отправлено из Android приложения Hi-News.ru)

    • o9uH

      Эмм... Простите, это какой по счету прорыв? А то я запутался, то полупроводники, то аккумуляторы изобретают...

  2. michigan

    Давление в 400 тыс. атмосфер - это, конечно, весьма практичные условия. Не то что температура -200 по Цельсию для ВТСП. (отправлено из iOS приложения Hi-News.ru)

  3. fmgoodman

    Только сегодня ехал в машине и говорил, что мы живем в невероятных временах.
    Те, кто родился в с 85 по 99 год, застали смену ТНП, и толи еще будет. Это удивительно! (отправлено из приложения Hi-News.ru)

  4. vnarkom

    Мне кажется главные слова в этой статье это,- "Теоретически, натриево-водородный материал должен быть стабильным под давлением". Не нравиться мне это, ой как не нравится. (отправлено из Android приложения Hi-News.ru)

  5. Dasha2000

    Хороший материал! Изучила тему. Кода это станет возможным, поменяется многие виды транспорта и энергетика!
    Все, кто имеет деньги от нефти и угля, потеряют власть!

    • Sil0k

      ах вы решили слезть с нефтяной тглы значит? так-так, мы вас взяли на карандаш, так и запишем, проявляет антинефтяные настроения, начинающий бунтарь..

  6. Pet'ka

    При температурах близких к абсолютному 0 все материалы становятся сверхпроводниками (ну в основном). Чем же особенно хорош металлический водород?

    • Negr

      Энергозатратно держать такую температуру

      • DenDobriy

        Не согласен. Не все и не почти все. И даже среди сверхпроводников, бывают проводники разного рода, с разными свойствами.
        Водород хорош тем, что он ВОДОРОД-самый элементарный атом. А если он металлический, да еще и сверхпроводник....
        Высокое давление-это не проблема,а скорее даже плюс.

    • Balabol

      Тут и балаболить то не о чем) Не знаю догадались Вы или нет, но еще одна деталь подсказка, среда (Эфир) имеет температуру абсолютного ноля, а как известно при такой температуре останавливается атомарное движение, а так же известно, что при достижении скорости света, время останавливается, то есть тоже останавливается атомарное движение. Вывод?

      • Pet'ka

        Это гипотетически (я про разгон тела до с). Чтобы разогнать тело состоящее их атомов в целях остановки атомарного движения, это тело должно обладать массой фотона, что не может быть возможным. Кроме того, атомарное движение в этом гипотетическом теле будет остановлено только для внешнего наблюдателя, атомарное движение для каждого отдельного атома в этом теле остановлено не будет.

  7. uran

    Но порадоваться нужно, ещё одна разработка вместе с ее группой поможет США в мировом господстве (у РФ то денег не будет, сегодня Ливанов решил ещё толпу учёных выгнать на улицу) (отправлено из Android приложения Hi-News.ru)

  8. pdv

    Сидите разлогаете молекулы на атомы, забыв что разлогается картофель на полях. (с) (отправлено из приложения Hi-News.ru)

Новый комментарий

Для отправки комментария вы должны авторизоваться или зарегистрироваться.