Новый материал обещает прорыв в области сверхпроводников

31 Июля 2016, Илья Хель 18

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.

18 комментариев Оставить свой

  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

    • o9uH

      Funb, 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.

    • sozertsatel

      michigan, Зачёт, я так и знал что эта новость очередной высер.

  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!

    • uran

      fmgoodman, Точно, им не с чем сравнивать нынешний беспредел чинуш и рабство населения

      • JollyRoger

        uran, От родителей должны были услышать.

  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.

  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

      Dasha2000, 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

      Pet'ka, Энергозатратно держать такую температуру

      • DenDobriy

        Negr, 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

      Pet'ka, 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

        Balabol, 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)

  8. pdv

    Сидите разлогаете молекулы на атомы, забыв что разлогается картофель на полях. (с)

    • Pet'ka

      pdv, Моя еще растет, убирать рано.

Новый комментарий

Для отправки комментария вы должны авторизоваться или зарегистрироваться.