Ученые химического факультета МГУ разрабатывают новый метод направленного поиска интерметаллидов с определенными свойствами. Авторы сконцентрировались на сверхпроводимости и полупроводниках-термоэлектриках. Метод позволит расширить область применения этих веществ, сделать их более доступными в плане синтеза и стоимости.

Обзор последних достижений в этой области опубликован в журнале «Известия Академии Наук. Серия химическая».

Интерметаллиды – вещества, состоящие из двух или более металлов. Они имеют разнообразные кристаллические и электронные структуры. Соединения класса интерметаллидов могут быть сверхпроводниками, магнетиками, термоэлектриками, а также полупроводниками. Последние обычно получаются путем соединения переходного металла и полуметалла – элемента, расположенного по диагонали в таблице Менделеева, на границе металлов и неметаллов. Из-за разных энергетических уровней, на которых находятся валентные электроны, образуется щель, и получается полупроводник.

Термоэлектрики – вещества, способные преобразовывать электрическую энергию в тепловую и наоборот. Их применяют, например, в создании бесшумных холодильников (там, где нет охлаждающих агентов). Пока что из-за невысокой эффективности это всего лишь маленькие холодильники, сумки для пикника, перевозки лекарств. А способность этих веществ преобразовывать энергию, выделяющуюся при изменении температуры, в электричество активно применяется для подпитки бортовой электроники.

«Термоэлектрики можно использовать там, где ничего другого придумать просто нельзя. К примеру, Вояджер-1 работает в основном на термоэлектрических материалах, – пояснил один из авторов статей и обзора Максим Лиханов. – Одной стороной они обращены к Солнцу и нагреваются очень сильно, другая сторона находится в темной области, поэтому сама по себе охлаждается. Этой разности температур достаточно для того, чтобы зонд двигался».

Для широкого применения этого класса веществ необходима четкая «схема поиска» соединения с нужными для конкретной цели свойствами и показателями. При этом очевидно, что металлы должны быть доступными и как можно более дешевыми. К примеру, сейчас получено много соединений с рением, но едва ли можно говорить о каком-то промышленном применении, так как металл является редким и дорогостоящим.

«Наша научная группа под руководством профессора Андрея Шевелькова разрабатывает подход к направленному поиску вышеописанных полупроводниковых интерметаллидов с нужными нам характеристиками, – продолжил Максим Лиханов. – Мы стремимся понять, как подбирать металлы, чтобы получать конкретные свойства. Когда мы синтезируем новые соединения, происходит накапливание исследовательской базы, необходимой для того, чтобы потом найти закономерности. К тому же подчас получение и анализ веществ показывают удивительные и неожиданные результаты. Ученые стремятся создать такую методику, чтобы можно было не только «собирать», конструировать интерметаллиды, но и заменять металлы в уже существующих соединениях на более распространенные и доступные по цене и при этом получать такие же или усовершенствованные вещества. Мы к этой цели близки и продолжаем работу», – добавил Максим.