Forskere opdager en sammenhæng mellem superledning og det periodiske system

Forskere fra Moskva Institut for Fysik og Teknologi og Skoltech har demonstreret aktiniumhydriders højtemperatursuperledningsevne og opdaget et generelt princip til beregning af hydriders superledningsevne baseret på det periodiske system alene. Resultaterne af deres undersøgelse blev offentliggjort i Journal of Physical Chemistry Letters .

Højtemperatursuperledning er et fænomen med nul elektrisk modstand i visse materialer ved temperaturer over -196 grader C (temperaturen af ​​flydende nitrogen). Rumtemperatur-superledere åbner muligheder for elindustrien, transportere, og andre teknologidrevne sektorer. I øjeblikket, rekordholderen i høj-temperatur superledning er svovlbrinte (H3S), som fungerer som en superleder ved 1,5 millioner atmosfærer og en temperatur på -70 grader C. Sådanne trykniveauer kan kun opnås i et laboratoriemiljø, og temperaturen er langt under stuetemperatur, så jagten fortsætter efter nye superledere. Måske kan der opnås en endnu højere temperatursuperledningsevne i metal-brintforbindelser. Alligevel var sammenhængen mellem kemisk sammensætning og superledning uklar, efterlader videnskabsmænd til at pusle ud ved at prøve og fejle.

En gruppe kemikere ledet af Artem R. Oganov, professor ved Moskva Institut for Fysik og Teknologi og Skoltech, opdaget, at visse grundstoffer, der er i stand til at danne superledende forbindelser, er arrangeret i et bestemt mønster i det periodiske system. Det blev fastslået, at højtemperatur-superledning udvikles i stoffer, der indeholder metalatomer, der er tæt på at befolke en ny elektronisk underskal. Metalatomer inde i krystallen antages at blive meget følsomme over for positionerne af naboatomerne, hvilket ville resultere i stærk elektron-fonon-interaktion, den underliggende effekt af konventionel superledning. Baseret på denne antagelse, forskerne antog, at højtemperatur-superledning kunne forekomme i actiniumhydrider. Deres antagelse blev verificeret og bekræftet:superledning blev forudsagt for AcH ₁₆ ved temperaturer på -69 til -22 grader C ved 1,5 millioner atmosfærer.

"Selve ideen om en forbindelse mellem superledning og det periodiske system blev først fremsat af Dmitry Semenok, en elev i mit laboratorium. Det princip, han opdagede, er meget enkelt, og det er virkelig fantastisk, at ingen havde ramt det før, " siger Artem Oganov.