“不可能”的超导体由研究人员合成

时间：2021-08-25 16:52:14 来源：

铈超乙键，“禁止”化合物。@ Tsarcyanide / MIPT Press Office

来自美国，俄罗斯和中国的研究人员弯曲了古典化学规则，并合成了铈和氢气 - Ceh9的“禁止的”化合物 - 这在相对低的100万大气压下表现出超导性。本文于2019年10月1日在自然通信中公布。

超导体是能够进行电流的材料，该电流没有任何阻力。它们位于粒子加速器，Maglev火车，MRI扫描仪中的强大电磁铁，并且理论上可以实现从A到B的电力输电的电力线，而不会失去珍贵的千瓦以热量耗散。

不幸的是，今天所知的超导体只能在非常低的温度下工作（低于-138摄氏度），最新历史记录（-13摄氏度）需要极高的压力近200万大肠。这限制了可能的应用范围，并使可用的超导技术昂贵，因为保持其相当极端的操作条件是具有挑战性的。

理论预测建议氢作为室温超导性的潜在候选者。然而，将氢施加到超导状态下将占大约500万大气压的巨大压力;比较地球中心的360万大气。压缩如此努力，它会变成金属，但这会破坏在标准条件下运行的目的。

“金属化氢的替代方案是合成所谓的”禁止“化合物的一些元素 - 镧，硫，铀，铈等 - 和氢，后者的原子比古典化学允许。因此，通常，我们可能会讨论一个具有如Ceh2或Ceh3等配方的物质。但是，我们的超级氢化物 - Ceh9 - 包装更多氢气，赋予它令人兴奋的性质，“研究的作者，Skoltech和莫斯科物理与技术研究所（MIPT）Artem R. Oganov教授。

随着材料科学家在较高温度和较低压力下追求超导性，可以获得另一个的成本。“虽然铈超倍过的虽然冷却至-200摄氏度的铈超氢化物，但这种材料显着，因为它在100万大气压的压力下稳定 - 小于先前合成的硫和镧超级氢化物所需的压力。另一方面，铀外氢化物在甚至较低的压力下稳定，但需要更多的冷却，“MIPT和Dukhov研究所自动化研究所的研究员共同作者Ivan Kruglov。

为了合成“不可能”的超导体，科学家们将金属铈的微观样品放入金刚石砧座中，以及在加热时释放氢的化学物质 - 在这种情况下，在这种情况下具有激光。在两个扁平金刚石之间挤压铈样品，以使反应所需的压力。随着压力的增长，氢化铈在反应器中形成逐渐较大比例的氢：Ceh2，Ceh3等

然后，该团队使用X射线衍射分析来辨别铈原子的位置，从而间接地显示新化合物的结构。Ceh9晶格由近球形形成的29个氢原子的笼子组成。每个笼子中的原子通过共价键在一起，与氢气的熟悉的H2分子中的那些不同，但稍微弱。每个笼子都提供了一个容纳一个铈原子的腔

USPEX的出现 - 由SKOTTECH和MIPT的ARTEM OGANOV开发 - 以及预测先前闻所未闻的“禁止”化合物的晶体结构的其他计算机算法使研究人员能够在微细的细节中研究单金属氢化物。下一步是将第三个元素添加到混音中：氢气和两种不同的金属的三重化合物是造成的造成强烈的境地。由于可能组合的数量很大，研究人员正在考虑使用AI算法选择最有前途的候选人。

参考：“用原子氢子组合在80-100GPa的克拉羟铈铈超倍过氢化物Ceh9”通过Nilesh P. Salke，M.Mahdi Davari Esfahani，You unun Zhang，Ivan A. Kruglov，Jianshi Zhou，Yaguo Wang，Eran Greenberg，Vitali B.Prakapenka ，金柳，Artem R. Oganov和Jung-Fu Lin，2019年10月1日，自然传播.DOI：
10.1038 / s41467-019-12326-y

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