Найдена связь сверхпроводимости с таблицей Менделеева

Результаты исследования опубликованы в журнале The Journal of Physical Chemistry Letters.

Высокотемпературная сверхпроводимость — утрата материалом электрического сопротивления при температуре выше температуры жидкого азота (минус 196 оС). Это удивительное свойство интересует физиков, химиков и материаловедов уже несколько десятилетий, так как сверхпроводящие материалы, работающие при комнатной температуре, открывают огромные возможности для электроэнергетики, транспорта и многих других технологий.

На сегодняшний день рекорд критической температуры сверхпроводимости принадлежит веществу H3S: при давлении в 1,5 миллиона атмосфер оно является сверхпроводником при температурах до минус 70 оС. Такие давления можно воспроизвести в лаборатории, но невозможно использовать в реальной жизни, да и температура еще далека от комнатной, поэтому поиски продолжаются.

Возможно, еще более высокотемпературную сверхпроводимость можно получить для соединений металла и водорода — гидридов. Но само явление сверхпроводимости до сих пор во многом загадка, и ученые были вынуждены пользоваться методом проб и ошибок.

На рисунке в таблице Менделеева выделены элементы, гидриды которых проявляют свойства сверхпроводимости / © Пресс-служба Сколтеха

Группа химиков под руководством профессора Сколтеха и МФТИ Артема Оганова обнаружила закономерность в распределении в таблице Менделеева элементов, способных к образованию сверхпроводимых соединений. Оказалось, что высокотемпературная сверхпроводимость возникает у веществ, в состав которых входят атомы металлов, которые близки к заселению новой электронной подоболочки.

В этом случае атом в кристалле очень чувствителен к положению окружающих атомов, а это создает сильное электрон-фононное взаимодействие — тот самый эффект, который лежит в основе традиционной сверхпроводимости. Основываясь на такой гипотезе, ученые предположили высокотемпературную сверхпроводимость для гидридов актиния. Проверка подтвердила гипотезу: для AcH16 сверхпроводимость предсказана при температурах вплоть до минус 69-22 оС при давлении в 1,5 миллиона атмосфер.

«Сама идея связи сверхпроводимости с таблицей Менделеева принадлежит студенту моей сколтеховской лаборатории — Дмитрию Семенку. Найденный им принцип настолько простой, что удивительно, как никто не заметил его раньше», — рассказывает Артем Оганов.