Nye ternære hydrider af lanthan og yttrium slutter sig til rækken af ​​højtemperatur-superledere

Et hold ledet af Skoltech-professor Artem R. Oganov studerede strukturen og egenskaberne af ternære hydrider af lanthan og yttrium og viste, at legering er en effektiv strategi til at stabilisere ellers ustabile faser YH ₁₀ og LaH ₆ , forventes at være højtemperatur-superledere. Forskningen blev offentliggjort i tidsskriftet Materialer i dag .

Cuprates var længe forblevet rekordsættere for højtemperatursuperledning, indtil H3S blev forudsagt i 2014. Dette usædvanlige svovlhydrid blev estimeret til at have højtemperatursuperledningsevne ved 191-204 K og blev senere opnået eksperimentelt, sætter ny rekord i superledning.

Efter denne opdagelse, mange videnskabsmænd vendte sig til superhydrider, som er unormalt rige på brint, og opdagede nye forbindelser, der blev superledende ved endnu højere temperaturer:LaH ₁₀ (forudsagt og derefter eksperimentelt vist at have superledning ved 250-260 K ved 2 millioner atmosfærer) og YH ₁₀ (spået at være en superleder med endnu højere temperatur). På trods af ligheden mellem yttrium og lanthan, YH ₁₀ viste sig at være ustabil, og indtil videre er det ikke lykkedes nogen at syntetisere det i sin rene form. Efter at have nået den øvre grænse for kritiske temperaturer for binære hydrider, kemikere henvendte sig til ternære hydrider, som fremstår som den mest lovende vej mod endnu højere temperatursuperledning. Endelig i 2020, efter mere end 100 års forskning, forskere var i stand til at syntetisere den første stuetemperatur superleder - et ternært svovl og kulhydrid - med en kritisk temperatur på +15 grader Celsius.

I deres seneste arbejde, videnskabsmænd fra Skoltech, Institut for Krystallografi af RAS, og V.L. Ginzburg Center for højtemperatur-superledning og kvantematerialer studerede ternære hydrider af lanthan og yttrium med forskellige forhold mellem disse to elementer.

"Selvom lanthan og yttrium ligner hinanden, deres hydrider er forskellige:YH ₆ og LaH ₁₀ eksisterer, mens LaH ₆ og YH ₁₀ lade være med. Vi fandt ud af, at begge strukturer kunne stabiliseres ved at tilføje det andet element. For eksempel, LaH ₆ kan gøres mere stabil ved at tilsætte 30 procent yttrium, og dens kritiske superledningstemperatur er lidt højere sammenlignet med YH ₆ , " siger professor Oganov.

Ud over, forskningen har bidraget til at belyse den generelle profil af superledning i ternære hydrider. "Vi indså, at ternære og kvaternære hydrider har gradvist mindre ordnede strukturer og en meget større bredde af den superledende overgang end binære hydrider. de kræver mere intensiv og længere laseropvarmning end deres binære modstykker, ", forklarer hovedforfatter og Skoltech Ph.D.-studerende Dmitrii Semenok.

Forskerne mener, at studiet af ternære hydrider lover meget for at stabilisere ustabile forbindelser og forbedre deres superledende ydeevne.