Синтез и свойства полигидридов при сверхвысоких давлениях

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 22-12-00163

НазваниеСинтез и свойства полигидридов при сверхвысоких давлениях

Руководитель Троян Иван Александрович, Кандидат физико-математических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" , г Москва

Конкурс №68 - Конкурс 2022 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами»

Область знания, основной код классификатора 02 - Физика и науки о космосе; 02-206 - Высокие давления

Ключевые слова Cверхпроводимость, водород, гидриды, высокие давления, фазовые переходы, переходы диэлектрик-металл, алмазные наковальни.

Код ГРНТИ29.19.29

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Основная задача проекта – синтез и исследования свойств и структуры новых сверхпроводящих материалов (полигидридов). Полигидриды (LaH10, SrH22 и др.) характеризуются большим содержанием водорода и уникальными свойствами сверхпроводимости при температурах близких к комнатным. Полигидриды, вещества с аномально высоким содержанием водорода, синтезируются и исследуются в условиях высокого давления в широком диапазоне от 25ГПа до 300ГПа. Исследования Полигидридов началось с открытия сверхпроводящего гидрида H3S (Tc =250K при 150ГПа; руководитель проекта в РНФ соавтор данного научного достижения). С 2015 открыто большое количество полигидридов. Синтез и исследования сверхпроводящих свойств неизвестных ранее полигидридов ThH10 и YН6 было выполнено в результате выполнения нашего проекта РНФ 19-12-00414. Научные исследования, которые будут инициированы в рамках проекта будут направлены на: Изучение кристаллической структуры, включая монокристальные методы, реализуемые при изучении образцов при высоких давлениях. Исследования в сверхсильных магнитных полях (в том числе импульсных до 70–80 Т) для построения магнитной фазовой диаграммы сверхпроводящего полигидрида до самых низких температур и проверки, какой модели следует зависимость BC2(T). Исследование диамагнитных свойств сверхпроводящих полигидридов с использованием методов синхротронной Мёссбауэровской спектроскопии и измерения магнитной восприимчивости при высоких давлениях. Исследования сверхпроводящей щели Δ полигидрида и ее температурную зависимость Δ(T) методом инфракрасной спектроскопии отражения в широком диапазоне энергий при низких температурах. Расширение диапазона синтеза и исследования свойств полигидридов до 300ГПа. Научные исследования, которые будут инициированы в рамках проекта, приведут к новым знаниям о сверхпроводящих свойствах веществ, в том числе водорода, гидридных соединений и новых сверхпроводниках.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. И. А. Троян, Д. В. Семенок, А. Г. Иванова, А. Г. Квашнин, Д. Джоу, А. В. Садаков, O. A. Соболевский, В. М. Пудалов, И.С. Любутин, А. Р. Оганов. Высокотемпературная сверхпроводимость в гидридах. Успехи физических наук, том 192 №7 стр.799-813 (год публикации - 2022)
10.3367/UFNe.2021.05.039187

2. Троян И.А., Семенок Д.В., Иванова А.Г., Садаков А.И., Жой Д, Квашнин А.Г., Круглов И.А., Соболевский О.А., Любутина М.В., Перекалин Д.С., Хельм Т., Тозер С.В. Non-Fermi-Liquid Behavior of Superconducting SnH4 Advanced Science published by Wiley-VCH GmbH, Adv. Sci. 2023, 10, 2303622 (год публикации - 2023)
10.1002/advs.202303622

3. Жой Д., Семенок Д.В., Волков М.А., Троян И.А., Серёгин А.Ю., Черкасов И.В., Санников Д.А., Лагодаксис Р.Г., Оганов А.Р., Герман К.Е. Synthesis of technetium hydride TcH1.3 at 27 GPa American Physical Society, PHYSICAL REVIEW B 107, 064102 (2023) (год публикации - 2023)
10.1103/PhysRevB.107.064102

4. Семенок Д.В., Троян И.А., Садаков А.В., Жой Д., Галассо М, Квашнин А.Г., Иванова А.Г., Круглов И.А., Быков А.А., Терентьев К.Ю., Черепакхин А.В., Соболевский О.А., Перваков К.С., Серёгин А.Ю., Хельм Т., Форстер Т. Effect of Magnetic Impurities on Superconductivity in LaH10 Advanced Materials, Volume 34, Issue 42, Article number 2204038 (год публикации - 2022)
10.1002/adma.202204038

5. Троян И.А., Семенок Д. В., Садаков А. В. , Любутин И .С., Пудалов В. М. ПРОГРЕСС, ПРОБЛЕМЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ КОМНАТНО-ТЕМПЕРАТУРНОЙ СВЕРХПРОВОДИМОСТИ. Журнал экспериментальной и теоретической физики, ЖЭТФ, 2024, том 166, вып. 1 (7), стр. 74–88 (год публикации - 2024)
10.31857/S0044451024070083

6. Семенок Д.В., Садаков А.В., Соболевский О.А., Жоу Д., Лютер С., Хельм Т., Троян И.А., Стружкин В.В. Superconducting memory and trapped magnetic flux in ternary lanthanum polyhydrides Materials Today Physics, Volume 49, December 2024, 101595 (год публикации - 2024)
https://doi.org/10.1016/j.mtphys.2024.101595

Публикации

Аннотация результатов, полученных в 2024 году
1) Исследование полигидрида висмута при высоких давлениях. В рамках работ по гранту РНФ № 22-12-00163 впервые выполнен синтез и исследование сверхпроводящих свойств полигидрида висмута BiHx в камерах высокого давления с алмазными наковальнями. С помощью прямых измерений сопротивления определена критическая температура сверхпроводящего перехода в полигидриде висмута (Tс = 90 K) при давлении 169 ГПа. Выполнены измерения сопротивления полигидрида в постоянном магнитном поле до 16 Тл. На основе полученных экспериментальных зависимостей R(T) рассчитана величина верхнего критического магнитного поля Bс2(0) =31 Тл для полигидрида висмута. Установлено, что зависимость Bс2(T) следует модели Werthamer-Helfand-Hohenberg (WHH). 2) Высокотемпературная сверхпроводимость в полигидриде магния-иттрия Впервые выполнен синтез и исследование сверхпроводящих свойств полигидрида сплава Y-Mg. Получены зависимости сопротивления от температуры для сверхпроводящего образца полигидрида YMgHx при давлениях: 186 ГПа, 200 ГПа, 220 ГПа, 240 ГПа. Установлено, что однородный сверхпроводящий образец можно получить при давлении выше 190 ГПа. Максимальная температура сверхпроводящего перехода составляет 236 К (Р = 186 ГПа) и с увеличением давления Тс уменьшается: -0.16 К/ГПа. 3) Синтез и исследование эффекта Холла в полигидриде сплава La-Ce. В рамках работ по гранту РНФ № 22-12-00163 выполнен синтез и исследование сверхпроводящих свойств полигидрида (LaCe)H10 при давлении 148 ГПа. В магнитных полях до 33 Тл получены зависимости сопротивления сверхпроводящего полигидрида (LaCe)H10 в конфигурации измерения эффекта Холла. Установлено, что коэффициент Холла RH в (LaCe)H10 убывает при снижении температуры, что соответствует незначительному увеличению на 4 % количества носителей заряда ne((LaCe)H10) = 1/eRH = (9.0 ± 0.2) × 10^(28) m−3 при охлаждении c 210 K до 170 К. Знак коэффициента Холла - отрицательный, что указывает на доминирующую роль электронов в переносе заряда в полигидриде (LaCe)H10. 4) Исследование магнитной восприимчивости сверхпроводящих полигидридов при высоких давлениях. Впервые проведены исследования магнитной восприимчивости высокотемпературного сверхпроводящего полигидрида LaH10. Продемонстрирована работоспособность измерительной схемы с петлевыми электродами, нанесёнными на рабочую поверхность алмазных наковален. При давлении 157 ГПа был синтезирован полигидрид LaH10. Сигнал сверхпроводящего перехода в образце LaH10 с использованием двойной модуляции магнитного поля регистрировался в диапазоне задающей частоты от 98 МГц до 186 МГц.

Публикации