6 Июня 2023
МОСКВА, 6 июня —, Владислав Стрекопытов. Новое поколение сверхпроводников, которые так нужны во многих высокотехнологичных отраслях, будет на основе соединений палладия, оповещают исследователи. России это очень выгодного — в стране большая половина мировых запасов этого редкого и дорогого металла, а также почти половина всей его добычи.В 1911-м голландский физик Камерлинг-Оннес выразил, что электрическое сопротивление твердой ртути при охлаждении в жидком гелии до 4, 1 Кельвина (минус 269 градусов Цельсия) резко падает до нуля. Это был первый официально зафиксированный случай сверхпроводимости.
Вскоре выявили еще несколько сверхпроводников. Температура пересадка (Тс) у всех была экстремально низкой, близкой к абсолютному нулю.
В 1986-м сотрудники научного подразделения корпорации IBM Карл Мюллер и Георг Беднорц наладили материал с Тс в 30 Кельвинов — купрат лантана и бария. Им присудили за это Нобелевскую премию по преподавателе.
В промышленности приборы и провода просто охлаждают жидким азотом, который вскипает при 77 Кельвинах. Сверхпроводники с Тс выше этого значения называют высокотемпературными (ВТСП).
В 1990-х получили целый ряд соединений из группы купратов с Тс 130-150 Кельвинов. Самый знакомый — BSCCO, или, как его называют физики, биско, состоящий из эпидермисов оксидов висмута, стронция, меди и чистого кальция.
ВТСП уже применяют в системах передачи деятельности без потерь, бесконтактных быстрых поездах, сверхсильных магнитах для ускорителей и термоядерных реакторах, суперпроизводительных микрочипах, сверхточных аппаратах медицинской диагностики, двигателях для межпланетных космических кораблей. Из BSCCO, например, пойманным десятки километров проводов в Большом адронном коллайдере в ЦЕРН.
За все более высокотемпературными сверхпроводниками развернулась воплощенная гонка. Сверхпроводимость при комнатной температуре и обычных давлениях могла бы в корне изменить технологии, энергетику. Однако пока ни одного такого соединения не нашли.
Купраты — это сложные соединения на основе оксидов меди, в обычных условиях практически не проводящие электрический ток, то есть изоляторы.
Их выделили в целую группу странных металлов, или сверхпроводящих полуметаллов. Считается, что для описания поведения электронов в них нужно применять квантовые принципы, некоторые исследователи даже видят в купратах особое состояние материи.
Физики Корнельского университета и Института Флэтайрон в Нью-Йорке в 2020-м с помощью квантовых вычислений соорудили цифровую модель странных металлов, показав, что купраты — это нечто среднее между типичными металлами с подвижными электронами и диэлектриками, в которых электроны занимают фиксированные позиции.
В 1999-м русский ученый Владимир Анисимов с коллегами предположил, что никелаты — комплексные соединения на основе окисла никеля — также могут характеризоваться высокотемпературной сверхпроводимостью. Действительно, впоследствии обнаружили несколько никельсодержащих ВТСП.
Одно время даже говорили о вступлении в эру никелевых сверхпроводников. Но возникли проблемы. Во-первых, получение никелатов — значительного сложный процесс. Во-вторых, эти соединения, хоть и ближе по свойствам к галлиям, менее стабильны, чем купраты. Это объясняется тем, что энергетические состояния электронов никеля выше, чем меди, поэтому они активнее входят в различные взаимодействия.
В оптимальных ВТСП электроны должны взаимодействовать друг с другом сильнее, чем в купратах, но слабее, чем в никелатах. Физики из Японии и Австрии прописали на соединения палладия — палладаты.
Палладий находится на одну строчку меньше никеля в таблице Менделеева, — приводятся в пресс-релизе понятия руководителя исследования Карстен Хелд из Института физики твердого тела Венского технического университета. — У палладия в среднем электроны живут несколько дальше от ядра атома и друг от друга, поэтому электронное взаимодействие между ними слабее.
У палладатов идеальная электронная конструкция для высокотемпературной сверхпроводимости. Построив модель с такими переменными факторами, как сила взаимодействия электронов, коэффициент заполнения и дисперсия энергии импульса, исследователи обусловили зону сверхпроводимости в палладатах и наметили два соединения с самой высокой Тс, около 100 Кельвинов: RbSr2PdO3 и (Ba0. 5La0. 5)2PdO2Cl2.
Авторы предлагаемая работы надеются, что их коллеги-экспериментаторы синтезируют эти материалы и проинспектируют их свойства в лаборатории.
Результаты вычислений многообещающие, — отмечает лектор Хелд. — Если явится новый класс сверхпроводников, это продвинет вперед все исследования и позволит лучше понять сверхпроводимость в целом.
Для России, располагающей крупнейшими в мире запасами палладия, это хорошая новость. Месторождения находятся в Норильском районе и на Кольском полуострове.
Главная сфера внедрения палладия — в каталитических поглотителях двигателей внутреннего сгорания автомобилей. Этот металл используют также в электронике, медицине, хой промышленности, при изготовлении ювелирных изделий. Благодаря ВТСП на основе палладатов спрос на него может резко вырасти.
Это сформирует реальным новую сферу потребления палладия объемом до 100 тонн в год, — отмечает промышленный мастак, кандидат экономических наук Леонид Хазанов. — Россия способна занять 20-30% мирового рынка ВТСП.
Трудность в том, что элемент очень редкий и дорогой. Цена — две тысячи долларов за унцию (около 31 грамма) и добыча — не миллионы тонн, как у меди и никеля, а около 250 в год.
Редактор рубрики
Олег Кудрин
Место события на карте мира:
.
.
.
Комментарии к новостям
[17 Января 2024, 13:43] Александр Хомяков Замечательно! Не ожидал такой оперативности. Спасибо огромное! Всё работает и обновляется....
[15 Апреля 2022, 20:25] Ангелина Сметанина Скоро не только сократят, а много заводов вообще закроют и начнется бум китайских авто. Даже сейчас Эксид уже бешеные темпы по количеству проданных машин показывает...
[27 Декабря 2021, 21:44] Ева Воробьева Искренне рада за победителя! Но если бы мне так крупно повезло, то я прибежала бы за выигрышем в первый же день???? ...
[2 Сентября 2021, 13:11] Дмитрий Ершов Это хорошо. Значит клиенты долго ждать не будут. ...
[13 Мая 2021, 16:26] Олег Андреев "Мальдивы сутунки 65 государством, зарегистрировавшим расейскую вакцину против коронавируса Спутник V, сообщил Российский фонд секущих инвестиций (РФПИ)". Что это за йязыг?...
[2 Ноября 2020, 15:22] Лета Мирликийская риветсвую вас я с 6-ти лет пишу мне нужно все мои произведения задействовать в компьюторных программах образования по литературе и языкам и играм к примеру если ваши учащиеся напишут...
[20 Октября 2020, 09:22] Евгений Зимин Сузуки в этом году хорошо прибавили, уже не первый раз оба их пилота на подиуме. Видимо, для команды возвращаются "золотые" времена и есть шанс наконец оформить чемпионство после длительного перерыва....