Експерти підтвердили надпровідність звичайного сірководню

Михайло Єремець, Олександр Дроздов та їхні колеги з Інституту хімії суспільства Макса Планка (Майнц, Німеччина) виявили рекордну високотемпáну надпровідність у сірководню. Речовина, стиснута високим тиском, переходить у надпровідний стан при температурі -70 ° C (203 кельвіна). Робота опублікована в журналі коротко з історією дослідження можна ознайомитися в огляді роботи.

Автори опублікованої роботи продемонстрували, що при температурі 203 кельвіна і тиску 1,5 мільйона атмосфер відбувається перехід сірководню в надпровідний стан. Це вдалося підтвердити за двома основними ознаками - різкого падіння електричного опору і появи ефекту Мейснера. Останній полягає у виштовхуванні надпровідників з магнітного поля (саме на цьому ефекті працює левитуючий ховерборд, нещодавно представлений компанією Lexus).

Препринт роботи був опублікований ще в грудні минулого року. Він викликав жвавий інтерес наукового співтовариства - сірководень, що сильно відрізняється за своїми властивостями від традиційних високотемпceних надпровідників (керамік на основі оксидів і пніктидів металів), виявився володарем рекордної критичної температури переходу в надпровідний стан, нехай і під високим тиском. Перед публікацією статті в результат перевірили чотири незалежні групи експериментаторів - три в Китаї і одна в США.

Вкрай цікавим фактом виявилося те, що спостережуваний ефект можна пояснити в рамках теорії Бардіна-Купера-Шрифера, використовуваної для низькотемпceної надпровідності, якщо внести в неї кілька модифікацій. Ця теорія пояснює механізм виникнення пар електронів (куперівських пар) під дією коливань кристалічної решітки матеріалу. Перший з електронів притягує до себе позитивно заряджений атом у вузлі решітки, і викликає коливання, що передається на велику (за мірками атомів) відстань. Це коливання в якийсь момент «штовхає» другий електрон. Так дві частинки виявляються пов'язані між собою. Саме куперівські пари забезпечують протікання електричного струму без втрат. Раніше вважалося, що ця теорія придатна лише для матеріалів, температура переходу яких не перевершує кількох десятків кельвінів.

На даний момент існують нові передбачення, засновані на надпровідності сірководню. Так, наприклад, згідно з роботою Чжана (Даллас) і Югуй Яо з Пекінського технологічного інституту, при заміні в сірководні 7,5 відсотків атомів сірки на фосфор і підвищенні тиску до 2,5 мільйонів атмосфер вдасться досягти надпровідності при + 7 ° C. Ця позначка близька до досягнення важливої мети - створення кімнатно-температурного надпровідника.

До відкриття надпровідності у сірководню матеріалом-рекордсменом був один з купратів (прошаркових сполук на основі оксиду міді), відкритий в 1993 році Сергієм Путіліним і Євгеном Антиповим на Хімічному факультеті МДУ ім. М.В. Ломоносова. При звичайному тиску HgBa₂Ca₂Cu₃O_{8 + x} володіє температурою переходу в надпровідний стан близько 133 кельвінів (-140 ° C), а при підвищеному тиску - 164 кельвіна (-109 ° C).