КАРТОЧКА ПРОЕКТА,
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 22-12-00163

НазваниеСинтез и свойства полигидридов при сверхвысоких давлениях

РуководительТроян Иван Александрович, Кандидат физико-математических наук

Организация финансирования, регионФедеральное государственное учреждение "Федеральный научно-исследовательский центр "Кристаллография и фотоника" Российской академии наук", г Москва

КонкурсКонкурс 2022 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами»

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.

Ожидаемые результаты
Планируется синтез и исследование свойств полигидридов элементарных веществ (например MgHx, ScHx и др.) и гидридов сплавов (например: YCaHx, YMgHx, LaNdHx и др.) в расширенном диапазоне давлений до 300ГПа. Синтез образцов будет проходить при высоком давлении и лазерном нагреве в камере с алмазными наковальнями как из исходных веществ, так и из подготовленных химических соединений. C помощью рентгеновской дифракции с использованием синхротронного излучения будет исследована последовательность структурных преобразований в системе металл-водород в диапазоне давлений до 300ГПа и будут определены стехиометрия и условия образования новых полигидридов. С помощью прямых гальванических измерений будет определяться температура и давление перехода в сверхпроводящее состояние. В конечном итоге планируется синтезировать и исследовать свойства сверхпроводящего полигидрида с комнатной температурой сверхпроводящего перехода. В экспериментах в сильных магнитных полях планируется получить величину верхнего критического магнитного поля BC2(0) для различных по составу полигидридов, построить магнитную фазовую диаграмму до самых низких температур и проверить, какой модели следует зависимость BC2(T). Значение верхнего критического магнитного поля BC2(0) и зависимость критического тока в сверхпроводнике от магнитного поля необходимы для построения теоретической модели сверхпроводящего состояния в полигидридах. Измерения экранирования полигидридом магнитного поля на Мёссбауэровском сенсоре Sn-119 и измерения магнитной восприимчивости гидрида, находящегося при высоком давлении в камере с алмазными наковальнями, позволит изучить свойства высокотемпературных сверхпроводящих гидридов как идеального диамагнетика. Данные эксперименты сложны, находятся на пределе чувствительности современных измерительных систем, но могут позволить измерение величины первого критического магнитного поля BC1(T). Значения этот параметра в полигидридах необходим для устранения теоретических пробелов описания сверхпроводящего состояния в сверхпроводниках с температурой сверхпроводящего перехода, близкой к комнатной. Инфракрасная спектроскопия отражения в широком диапазоне энергий при низких температурах позволит напрямую определять величину сверхпроводящей щели Δ и ее температурную зависимость Δ(T). Данный метод эффективно используется для изучения сверхпроводников, в том числе под давлением. Впервые планируется измерения спектров инфракрасного отражения на сверхпроводящих гидридах LaH10, YH6 и др. с использованием с использованием специальной станции на синхротроне SOLEIL (Франция). Результаты, полученные в рамках проекта, откроют возможность синтезировать сверхпроводящие материалы при высоком давлении, с целью получения этих материалов в условиях окружающей среды, или создавать их аналоги с выдающимися сверхпроводящими свойствами. Результаты экспериментов будут опубликованы в ведущих научных журналах, индексируемых в базе данных «Сеть науки» (Web of Science).

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ