Skoltech-forskare och deras kollegor från MIPT och Kinas Center for High Pressure Science and Technology Advanced Research har beräkningsmässigt undersökt stabiliteten hos de bisarra föreningarna av väte, lantan och magnesium som finns vid mycket höga tryck. Förutom att matcha de olika kombinationerna av tre element till de förhållanden under vilka de är stabila, upptäckte teamet fem helt nya föreningar av väte och antingen magnesium eller bara lantan.
Publicerad i Materials Today Physics , är studien en del av det pågående sökandet efter rumstemperatursupraledare, vars upptäckt skulle få enorma konsekvenser för kraftteknik, transport, datorer och mer.
"I det tidigare outforskade systemet av väte, lantan och magnesium hittar vi LaMg3 H28 att vara den "varmaste" supraledaren. Den tappar elektriskt motstånd under –109°C, vid cirka 2 miljoner atmosfärer – inget rekord, men inte alls dåligt heller”, kommenterade studiens huvudutredare, professor Artem R. Oganov vid Skoltech.
"Det är dock viktigt att vi också ger en ny bekräftelse på giltigheten av en empirisk regel som styr sökandet efter supraledare med högre temperatur. Detta är tidningens centrala upptäckt, tillsammans med de fem nya binära föreningarna, inklusive LaH13 och MgH38 . Dessa är mycket exotiska kompositioner för vilka en teoretisk förklaring ännu inte har föreslagits."
"Dessutom föreslog vi ett nytt tillvägagångssätt för att studera mycket stora kemiska utrymmen och visade dess effektivitet för La–Mg–H-systemet", säger Ivan Kruglov, som genomförde denna studie vid MIPT.
När det gäller den empiriska regeln som bekräftas av studien har den att göra med överföringen av elektroner från metallatomerna till väteatomerna. Man tror att det som främjar supraledning är de många relativt svaga kovalenta bindningarna mellan många väteatomer, sammankopplade i ett 3D-nätverk.
En väteatom kan dock fånga upp till en hel elektron från lantan eller magnesium och förvandla den till en negativ hydridjon som inte söker några ytterligare kemiska bindningar. Alternativt, om väte inte får några elektroner från metallatomerna, tillfredsställer det det behovet genom att bilda H2 molekyler med andra väteatomer.
"Det visar sig att i genomsnitt en tredjedel av en elektron per väteatom är det magiska talet," sa Oganov. "Ju närmare det desto bättre för supraledning. Detta har noterats under en tid, och vår studie ger ännu en bekräftelse, den här gången på ett ganska komplext kemiskt system."
Mer information: Grigoriy M. Shutov et al, Ternära supraledande hydrider i La–Mg–H-systemet, Materials Today Physics (2023). DOI:10.1016/j.mtphys.2023.101300
Tillhandahålls av Skolkovo Institute of Science and Technology
