Международная группа ученых под руководством профессора Сколтеха и НИТУ МИСиС Артема Оганова и доктора Ивана Трояна из Института кристаллографии РАН теоретически и экспериментально исследовала новый высокотемпературный сверхпроводник — гидрид иттрия (YH₆). Результаты исследования опубликованы в журнале Advanced Materials.

Гидриды иттрия входят в тройку самых высокотемпературных сверхпроводников из ныне известных. На первом месте в этой тройке вещество с неизвестным составом в системе S-C-H и сверхпроводимостью при температуре 288 K, на втором – гидрид лантана LaH₁₀ (температура сверхпроводимости до 259 K), а на третьем – гидриды иттрия YH₆ и YH₉ с максимальной температурой сверхпроводимости – 224 K и 243 К, соответственно.

Сверхпроводимость YH₆ была предсказана китайскими учеными в 2015 году. Эти вещества достигают своих максимальных значений температуры сверхпроводимости при очень высоких давлениях — 2,7 миллиона атмосфер для S-C-H и примерно 1,4–1,7 миллиона атмосфер для LaH₁₀ и YH₆. Необходимость таких больших давлений пока делает невозможным производство сверхпроводящего вещества в больших количествах.

«До 2015 года рекордом высокотемпературной сверхпроводимости была температура 138 K (166 K под давлением). Если бы кто-то пять лет назад сказал про комнатную сверхпроводимость, это бы вызвало только усмешку, а сейчас это реальность. Сегодня речь идет о том, чтобы получить комнатную сверхпроводимость при более низких давлениях», – рассказывает Дмитрий Семенок, аспирант Сколтеха и один из главных авторов работы.

Самые высокотемпературные сверхпроводники были сначала предсказаны теорией и затем созданы и изучены экспериментально. Прежде всего химики, изучающие новые вещества, делают теоретические предсказания, а потом уже проверяют их на практике.

«Cначала мы широко раскидываем сети и смотрим много разных веществ на компьютере. Это дает возможность развить большую скорость. После грубого скрининга идут более детальные расчеты. За год мы можем просмотреть полсотни-сотню веществ, а эксперимент по каждому из наиболее интересных веществ может длиться год-два», – комментирует Артем Оганов.

Обычно теоретические расчеты позволяют предсказывать критические температуры сверхпроводимости с погрешностью примерно 10–15 процентов, а также критические магнитные поля с сопоставимой точностью. В случае гидрида иттрия YH₆ теория и эксперимент плохо согласуются. Например, экспериментальное критическое магнитное поле оказывается в 2–2,5 раза выше теоретических предсказаний. C таким ученые сталкиваются впервые и объяснение им еще предстоит найти. Возможно, в этом веществе присутствуют дополнительные физические эффекты, не учтенные прежними теоретическими работами.