Аннотация результатов, полученных в 2022 году
Впервые исследовано влияние магнитных примесей (атомы Nd) на высокотемпературный сверхпроводник LaH10 (c рекордной критической температурой Tc=250K). Показано, что критическая температура системы La1-xNdxH10 достаточно быстро подавляется при даже небольшом уровне допирования. Исследовано температурное поведение второго критического поля этой системы и показано, что зависимость Hc2(T) ведет себя линейно даже в сверхвысоких магнитных полях вплоть до 70 Тесла. Кроме этого впервые теоретически предсказан и экспериментально получен молекулярный супергидрид SrH22 с самым большим содержанием водорода. Сделаны оценки давления металлизации гидридов серы. Результаты работ по тройным гидридам лантана-неодима и бинарным гидридам серы опубликованы в журнале Advanced Materials. https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.202204038 https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202200924 Показано, что на тройной фазовой диаграмме углеродистого гидрида серы С-S-H в диапазоне давления от 200ГПа до 300ГПа нет стабильных тройных соединений. Таким образом, наши результаты ставят под сомнения выводы о комнатной сверхпроводимости в этой системе. Результаты опубликованы в журнале УФН https://ufn.ru/en/articles/2022/7/h/ https://ufn.ru/en/articles/2022/12/i/

Аннотация результатов, полученных в 2023 году
Сверхпроводящие свойства SnH4. Показано, что гидрид олова переходит в сверхпроводящее (СП) состояние при температуре 72К, что хорошо согласуется как с теоретическим предсказанием для Tc = 73-91K, так и с экспериментальным наблюдением группы Ф. Хонга [F. Hong, P. F. Shan, L. X. Yang, B. B. Yue, P. T. Yang, Z. Y. Liu, J. P. Sun, J. H. Dai, H. Yu, Y. Y. Yin, X. H. Yu, J. G. Cheng, Z. X. Zhao, Mater. Today Phys. 2022, 22, 100596.]. Ширина сверхпроводящего перехода оказалась порядка 2К, что является достаточно узким переходом для семейства гидридов. Мы провели серию транспортных и магнитотранспортных измерений на образце SnH4. Были измерены резистивные сверхпроводящие переходы в магнитных полях до 16 Тесла. При включении внешнего магнитного поля СП переходы смещаются в сторону низких температур и заметно уширяются, а магнитное поле в 13 Тесла полностью подавляет сверхпроводимость в исследуемом образце при температуре 2К. Таким образом, нам удалось практически полностью промерить температурную зависимость второго критического поля (72К-2К), которая показывает практически линейное поведение во всем диапахоне температур. Было проведено тщательное исследование поведения Hc2(T) в рамках однозонной и двузонной моделей и показано, что линейный ход нельзя описать в рамках однозонной теории Вертхаммера-Хельфанда-Хохенберга (Werthamer–Helfand–Hohenberg, WHH), в то время как двузонная теория дает неплохое согласие с экспериментом. Тем не менее на наш взгляд загадка линейной зависимости Hc2(T) в гидридах (аналогичное поведение обнаружено в нескольких представителях гидридных ВТСП, например La-Nd-Hx системе, Cd-Zn-Nd-Hx и др.) далека от разрешения и требует дальнейших исследований. Значение величины второго критического поля в нулевой температуре Hc2(0) = 14-16T. Это удивительно низкое значение, по сравнению с большинством гидридов (Hc2(0) для Yh6 дает оценку в 110-160T). Наиболее вероятное объяснение этому факту – относительно низкая плотность электронных состояний, в частности, слабый вклад от водородной подрешетки в полную плотность состояний. Были проведены измерения вольт-амперных характеристик в магнитных полях 0-10Тесла. В нулевом внешнем магнитном поле была получена зависимость плотности критического тока в собственном поле, т.е. в поле, которое создается только самим током, Jc_self-field. Из этой зависимости Jc_self-field(T) в рамках формализма Гинзбурга-Ландау и в предположении s-wave параметра порядка была сделана оценка величины сверхпроводящей щели Delta(0) = 10.8 meV и значение глубины проникновения lambda(0) = 325 nm. Значение глубины проникновения, скорее всего, следует воспринимать как оценку сверху, поскольку поликристаллические образцы, в которых могут присутствовать слабые межгранулярные связи, как правило, дают заниженные значение плотности критического тока и, соответственно, завышенные значения глубины проникновения. Сверхпроводимость гидридов иттрия YH6 и тория ThH10. Динамика вихревой системы. Впервые были проведены тщательные исследования поведения вихревой структуры в гидридах иттрия и тория в рамках теории вихревого стекла (vortex glass – VG), а так же теории термически активированного движения вихрей (thermally activated flux flow - TAFF). Такого рода исследования на гидридах проводятся впервые. Прежде всего было интересно как высокие значения критических температур изотропных кубических ВТСП гидридов (YH6 и ThH10) (по сравнению со слоистыми анизотропными ВТСП купратами) повлияют на динамику и фазовые переходы вихревой структуры. Как известно, в купратах (а так же в меньшей степени других анизотропных ВТСП – железосодержащих пниктидов и халькогенидов) богатая вихревая физика, с различными режимами пиннинга и фазовыми переходами обеспечивается совокупностью факторов – высокая критическая температура, малые значения длины когерентности, большие значения глубины проникновения и большими значениями параметра анизотропии. При таких условиях роль температурных флуктуаций очень велика, и она диктует протекание процессов в вихревой системе. В гидридах критическая температура еще выше (для ThH10 Tc = 153K, для Yh6 Tc = 215K), глубина проникновения и длина когерентности имеют сравнимые величины, а вот параметр анизотропии равен единице (изотропные кубические кристаллы). Поэтому исследования вихревой системы и фазовых переходов в гидридах представляют особый интерес. Для гидрида иттрия YH6 были проведены транспортные измерения в магнитных полях. Данные обработаны в рамках моделей VG и TAFF. Было установлено, что поведение линейного сопротивления в магнитном поле при приближении к нулю сопротивления ведет себя как степенная функция, что в соответствии с VG теорией свидетельствует о фазовой переходе вихревая жидкость – вихревое стекло. Получены значения Tg(H) – т.н. кривая плавления, а так же значение критической экспоненты s, которая указывает на размерность вихревой системы. Критическая экспонента практически не зависит от магнитного поля и принимает значение 3.5-3.9, что соответствует трехмерной вихревой системе. При температуре выше Tg вихревая система пребывает в жидком состоянии, и в рамках модели TAFF мы определил область на фазовой диаграмме T-H где, движение вихрей регулируется активационным механизмом. Построена детальная фазовая диаграмма. Для гидридов тория ThH10 были проведены транспортные измерения и сняты вольт-амперные характеристики в магнитных полях для определения фазового перехода в вихревой системе. Оказалось, что в отличие от гидрида иттрия показатель критической экспоненты s в системе ThH10 очень мал (1.4 – 2.0) и в соответствии с VG теорией это свидетельствует о квази-двумерной размерности вихревой системы. Результаты скейлинга ВАХ показали, что наилучший скейлинг дают значения критических экспонент, которые так же отвечают двухмерному случаю. Для купратных ВТСП образцов были проведены транспортные измерения, сняты вольт-амперные характеристики для определения критического тока и характера пиннинга, а так же были проведены исследования методом электронной микроскопии на просвечивающем растровом электронном микроскопе (ПРЭМ) для определения характера дефектов, обеспечивающего пиннинг вихрей. Выявлено, что при росте пленки образуются нитевидные дефекты в виде несверхпроводящей фазы Gd2CuO4, расположенные вдоль плоскости ab. Эти включения приводят к изменению механизма пиннинга вихревой структуры.