Россияне и их иностранные коллеги синтезировали нонагидрид церия. Данное вещество особо интересно тем, что согласно постулатам классической химии оно не может существовать. Дело в том, что оно обладает сверхпроводимостью в условиях достаточно низкого (если говорить об относительных величинах) давления (1 000 000 атмосфер) и при температуре в 73 К. Создание этого «запрещенного» законами химии сверхпроводника было освещено в научном журнале Nature Communications.
Сверхпроводник имеет уникальную структуру, позволяющую ему при создании нужных условий проводить электрический ток с так называемым нулевым сопротивлением. Так как условия достаточно трудновыполнимые (сверхнизкая температура и сверхвысокое давление), в настоящее время все алгоритмы создания сверхпроводников являются запредельно дорогими и трудоемкими, а значит, трудно выполнимыми на практике. Появление сверхпроводников, функционирующих при высоких температурах и нормальном давлении, даст возможность линиям электропередач работать без потерь, снизить затраты электроэнергии на медицинские томографы или сделать поезда на магнитной подушке доступным видом транспорта.
Ученые считают, что если водород сжать достаточно сильно, то он превратится в металл. Ряд теоретических исследований доказал: металлический водород может стать сверхпроводником при обычной температуре. Но есть одно но, водород может стать металлом только под воздействием давления 5 000 000 атмосфер! Это запредельное давление, оно примерно в полтора раза выше, чем давление в центре нашей планеты.
Это заставляет материаловедов, как говорит руководитель проекта Артем Оганов, находить другие способы, в том числе проводить синтез «запрещенных» соединений различных химических веществ, таких как лантан, сера, церий с водородом, завышая его процент содержания. На практике это выглядит так: подчиняющееся законам классической химии вещество имеет строение CeH2 и CeH3, а после «упаковки» его учеными большим количеством водородных атомов супергидрид имеет уже формулу CeH9.
Для создания наногидрида церия использовалась камера с алмазными наковальнями, в которую поместили небольшое количество церия и генерирующее при повышении температуры газообразный водород соединение. После чего металл сжимался плоскими алмазами, благодаря чему давление внутри камеры сильно выросло. Одновременно водородсодержащий компонент нагревали, используя для этих целей лазер. Повышение давления инициировало образование гидридов церия с возрастанием содержания в их формуле водорода сначала соотношение водорода к церию было 2:1, а в конце эксперимента уже 9:1.
Иван Круглов, один из авторов работы, отметил, что несмотря на то, что супергидрид церия проявляет свойства сверхпроводника только при понижении температуры до −200 °C, он вызывает интерес ученых сохранением своей стабильности при достаточно низком давлении (1 миллион атмосфер), этим выгодно отличаясь от супергидридов серы и лантана.
Ученые изучили кристаллическое строение синтезированного ими вещества с помощью рентгенодифракционного метода. Как выяснилось, вокруг каждого из атомов церия расположена так называемая сферическая клетка, в которой находятся 29 водородных атома. Эти атомы связаны друг с другом ковалентными связями, атомы же церия расположены в образовавшихся полостях.
Гарантия
Сервис
Подбор
Госзакупки
