Forskere opdager nye egenskaber ved uranforbindelser

Forskere fra Rusland, Kina og USA forudsagde og har nu eksperimentelt identificeret nye uranhydrider, forudsige superledningsevne for nogle af dem. Resultaterne af deres undersøgelse blev offentliggjort i Videnskabens fremskridt .

Fænomenet superledning blev opdaget i 1911 af en gruppe videnskabsmænd ledet af den hollandske fysiker Heike Kamerlingh Onnes. Superledning betyder fuldstændig forsvinden af ​​elektrisk modstand i et materiale, når det køles ned til en bestemt temperatur, tvinger magnetfeltet ud af materialet. Ved begyndelsen, superledning blev opdaget i nogle få uædle metaller såsom aluminium og kviksølv ved temperaturer på flere grader over det absolutte nulpunkt, hvilket er -273° C. Af særlig interesse for videnskabsmænd er de såkaldte højtemperatur-superledere, der udviser superledning ved mindre ekstreme temperaturer. De højeste temperatur superledere fungerer ved -183° C, og, kræver derfor konstant afkøling. I 2015 et sjældent svovlhydrid (H ₃ S) sætte en ny højtemperatur superledningsevne rekord på -70 °C, selvom ved tryk så højt som 1, 500, 000 atm.

En gruppe fysikere ledet af professor Artem R. Oganov forudsagde, at meget lavere tryk på omkring 50, 000 atmosfærer kan producere 14 nye uranhydrider, hvoraf kun en, UH3, har været kendt til dato. De omfatter forbindelser rige på hydrogener, såsom UH7 og UH8, som forskerne også forudsagde at være superledende. Mange af disse forbindelser blev derefter opnået i eksperimenterne udført af teamene af professor Alexander Goncharov ved U.S. Carnegie Institution of Washington (USA) og Institute of Solid State Physics ved det kinesiske videnskabsakademi. Beregningerne tyder på, at den højeste temperatur superleder er UH7, som udviser superledende evne ved -219°C – et temperaturniveau, der kan øges yderligere ved doping.

"Efter H ₃ S blev opdaget, videnskabsmænd begyndte ivrigt at lede efter superledende hydrider i andre ikke-metaller, såsom selen, fosfor, osv. Vores undersøgelse viste, at metalhydrider rummer lige så meget potentiale som ikke-metaller med hensyn til høj-temperatur superledning, " siger hovedforfatteren til undersøgelsen Ivan Kruglov, en forsker i Computational Materials Discovery Laboratory ved MIPT.

"De to højdepunkter i vores resultater er, at højt tryk producerer en forbløffende rig samling af hydrider, hvoraf de fleste ikke passer ind i klassisk kemi, og at disse hydrider faktisk kan opnås og blive superledende ved meget lave tryk, måske endda ved atmosfærisk tryk, " siger Artem Oganov.