Аннотация результатов, полученных в 2022 году
Полигидриды - это новый класс сверхпроводящих материалов с чрезвычайно высокими критическими параметрами. Полное экспериментальное исследование магнитной фазовой диаграммы для лучшего на сегодняшний день известного сверхпроводника, декагидрида лантана LaH10, сталкивается с серьезными трудностями из-за большого верхнего критического магнитного поля HC2(0), превышающего 120-160 Т. Несколько (La–Nd)≈ 10 полигидридов a с приблизительно 6,5, 8, 9, 20 ат.% Nd были получены при высоком давлении ≈ 180 ГПа путем импульсного лазерного нагрева в среде давления аммиак-боран NH3BH3 в качестве источника водорода для синтеза. Мы обнаружили, что серия наиболее сильных отражений на рентгенограмме соответствует кубической кристаллической структуре, которая типична для декагидридов, таких как LaH10, при давлениях выше 150 ГПа. Мы присваиваем этим фазам химическую формулу: Fm3 ̅m-(La0.935Nd0.065)H10 –Tc=179K, Fm3 ̅m-(La0.92Nd0.08)H10 – Tc=157K, Fm3 ̅m-(La0.91Nd0.09)H10 – Tc=150K и Fm3 ̅m-(La0.8Nd0.2)H10 – Tc=20K Мы обнаружили, что добавление неодима приводит к значительному подавлению сверхпроводимости в LaH10: каждый атомный% Nd вызывает уменьшение TC на 10-11 K. Частичная замена атомов La магнитными атомами Nd приводит к уменьшению верхнего критического поля, что делает его достижимым для исследований в установка с импульсным магнитным полем Выраженное подавление сверхпроводимости в LaH10 магнитными атомами Nd и малое изменение TC по отношению к немагнитным примесям (например, Y, Al, C) согласно теореме Андерсона указывают на изотропный (s-волновой) характер обычного электрон-фононного сопряжения в синтезированных супергидридах. Мы провели исследование дифракции рентгеновских лучей на синхротронной линии луча XPRESS (ELLETRA, Ityally) в тройных полигидридах лантана при давлениях до 169 ГПа и температурах от 300 К до 150 К. Мы подробно исследовали систему La-Sc-H. Образец сплава LaSc (1:1) нагревали с NH3BH3 при 150 ГПа. В результате были получены следующие фазы: при высоком давлении – P63/mmc-(La,Sc)H6, и I4/mmm-(La,Sc)H4-x и c-(La,Sc)H3 при низком давлении. При охлаждение алмазной ячейки в криостате до 100 К получено уравнение состояния (La,Sc)H6 составило от 153 до 169 ГПа. При дальнейшем давление упало до 30-35 ГПа. В результате резкого снижения давления полученный гидрид разлагается с образованием (La,Sc)H4-x и (La,Sc)H3. Исследован сверхпроводящий гидрид магния. Обнаружено, что при давлении порядка 180ГПа при лазерном нагреве образуется смесь гидридов с различным содержанием водорода со структурами I-4m2-MgH5 и I4/mmm-MgH3. Получены данные сопротивления гидрида магния в широком диапазоне температур и в районе сверхпроводящего перехода. Исследован сверхпроводящий гидрид скандия. Обнаружено, что при давлении порядка 180ГПа при лазерном нагреве образуется смесь гидридов с различным содержанием водорода со структурами Fm-3m-ScH3 и P6/mmm-ScH~10. Получены данные сопротивления гидридов скандия в широком диапазоне температур.

Аннотация результатов, полученных в 2023 году
В рамках работ по гранту РНФ № 22-12-00163 выполнен синтез и изучены свойства сверхпроводящих свойств полигидридов церия: CeH9 и CeH10. С помощью рентгеновской дифракции определена кристаллическая структура гидрида Fm3 ̅m-CeH10, а также установлена критическая температура сверхпроводящего перехода (TC = 116 K) при давлении 115-125 GPa. С помощью магнито-резистивных измерений гидридов церия в импульсном магнитном поле до 68 Тесла удалось установить температурную зависимость верхнего критического магнитного поля BC2 для CeH9 и CeH10. Обнаружено, что зависимость BC2(T) для CeH9 имеет насыщение при низких температурах. Для CeH10 получено значение BC2(0) порядка 52 Т и обнаружено значительное отклонение зависимости BC2(T) от модели Werthamer-Helfand-Hohenberg (WHH). Для работы в сильных магнитных полях была подготовлена специальная камера высокого давления с алмазными наковальнями, в которой проводился синтез и последующие измерения гидридов церия. Давление на образце создавалось в рабочем объеме камеры. Диаметр рабочей поверхности алмазных наковален составлял 280 -300 мкм. Вершины наковален были скошены под углом 8,5° с образованием калетты (плоской вершины) с диаметром 50 мкм. Для магнито-резистивных измерений на поверхность наковален напылялись электроды с целью реализации схемы измерения Ван-дер-Пау. Для синтеза гидрида первоначально камера заполнялась сублимированным бораном аммиака (BH3NH3), который служил источников водорода и средой, передающей давление. Затем в камере размещался образец металлического Ce толщиной около 1 микрона и давление поднималось до 132 ГПа. Синтез гидридов церия проводился импульсным лазерным нагревом образца в камере. Длина волны лазерного излучением 1.064 нм. Факты синтеза полигидридов церия подтверждены последующими измерениями рентгеновской дифракции и сверхпроводящих свойств. Установлено присутствие в образце двух сверхпроводящих фаз с разными температурами сверхпроводящего перехода TC = 116-117 K (фаза-I, CeH10) и 100-102 K (фаза-II, hcp-CeH9). Обнаружено, что для полигидрида hcp-CeH9 зависимость критического магнитного поля от температуры BC2(T) отличается от линейной BC2(T) = a×(TC - T) только при температуре ниже 20 K. Экспериментальное значение BC2(0) находится в пределах между теоретической величиной 30 T (предсказанной по модели WHH) и значением 40 T, полученным при линейной экстраполяции. В сильных импульсных магнитных полях до 68 Т удалось полностью подавить сверхпроводимость в гидриде CeH10 (фаза I) и построить магнитную фазовую диаграмму. Обнаружено, что поведение BC2(T) для CeH10 сильно отклоняется от модели WHH и от линейной зависимости BC2(T) ∝ (TC - T), особенно в сильных магнитных полях (> 44 T). Результаты измерений критического тока Ic показывают, что для сверхпроводящего полигидрида hcp-CeH9 зависимость Ic от магнитного поля следует теоретической модели Bean-Kim. Далее, в рамках работ по гранту РНФ № 22-12-00163 впервые удалось синтезировать и изучить новый сверхпроводящий тройной гидрид (La,Sc)H20 с максимальной температурой сверхпроводящего перехода Тс = 244 К и верхнем критическим магнитным полем BC2(0) около 120 T (результат экстраполяции) при давлении 196 ГПа. Обнаружено, что 50% замещение La на Sc в гидриде не сильно влияет на высокотемпературную сверхпроводимость в этом полигидриде. В импульсных магнитных полях до 68 Т установлена линейная зависимость критического магнитного поля от температуры ВC2(T) ∝ (TC – T). Для выполнения этих исследований были подготовлены две камеры с алмазными наковальнями (тип SL и тип Н). Диаметр рабочей поверхности алмазных наковален составлял 280 -300 мкм. Они были скошены под углом 8,5° с образованием калетты (плоской вершины) диаметром 50 мкм. На поверхность наковален напылялись электроды для реализации магнито-резистивных измерений по схеме Ван-дер-Пау. Камера типа SL, цилиндрической формы, выполнена из немагнитной бериллиевой бронзы имеет внешний диаметр 25 мм, что позволяет проводить исследования в установках PPMS (Quantum Design или др.). Немагнитная камера типа Н была разработана для выполнена гальваномагнитных измерений в сильных (в том числе импульсных) магнитных полях. В этих камерах образцы сплава LaSc толщиной порядка 1 микрона были помещены в среду сублимированного борана аммиака (среда передающая давление) и сжаты до давления 190–196 ГПа для последующего синтеза гидрида. Образцы нагревали импульсным лазерным излучением с длинной волны 1.064 нм, что привело к образованию тройного лантан-скандиевого гидрида во всех камерах. Кристаллическая структура полигидрида LaScН20 в камере SL (камера H не предназначена для рентгеновских исследований) была изучена с помощью синхротронной рентгеновской дифракции (XDR). Данные дифракции показывают наличие тройной фазы Pmmm-LaScH20. Установлено, что в стационарных магнитных полях до 16 Т верхнее магнитное критическое поле для образца гидрида LaScH20 линейно зависит от температуры ВC2(T) ~|Tc–T| с производной dВC2(T)/dT = – 0.65 T/K. Для этого соединения модель Werthamer–Helfand–Hohenberg (WHH) даёт величину ВC2(0) = 125 T при экстраполяции значений ВC2 к 0 K. Данные исследования полигидрида LaScH20 в импульсном магнитном поле до 68 Тесла позволили установить линейную зависимость ВC2 от температуры: ВC2(T) ∝ (TC – T). В рамках выполнения научных исследований по гранту РНФ № 22-12-00163 проведены подготовительные работы для проведения исследования магнитной восприимчивости высокотемпературных сверхпроводящих гидридов при высоких давлениях. Продемонстрирована работоспособность измерительной схемы с петлевыми электродами, нанесёнными на рабочую поверхность алмазных наковален. Для экспериментальной реализации предложенного способа измерений магнитной восприимчивости сверхпроводящих образцов в мегабарном диапазоне давлений была подготовлена камера высокого давления с алмазными наковальнями с электродами в виде петли. Были выполнены измерения магнитного отклика тестового образца YBaCuO с температурой сверхпроводящего перехода 91 К.