Ученые из Сколтеха открыли уникальное соединение — гидрид стронция SrH22
В сотрудничестве с учными из Цзилиньского университета (Китай) группа исследователей из Сколтеха открыла уникальное соединение — гидрид стронция SrH22. Он содержит рекордное количество водорода и стабилен при давлениях 80–140 ГПа (около миллиона атмосфер). Полученное соединение содержит подвижные атомы водорода, способные переносить заряд, сообщили в институте. Научная публикация вышла в журнале Advanced materials.
«Охота» на полигидриды — соединения с высоким содержанием водорода — началась в 2015 году, когда группа ученых из Германии экспериментально доказала, что при давлении в 150 ГПа гидрид серы H2S превращается в новое соединение — тригидрид серы H3S.
«Конечная цель изучения этих „странных“ соединений — определить те, которые обладают сверхпроводимостью при близкой к комнатной температуре и низком давлении», — рассказывает профессор Сколтеха Артем Оганов, создатель уникальной программы для предсказания кристаллических структур. Она определяет для любой комбинации химических элементов, какие структуры они могут образовать и какие соединения стабильны.
В новой работе ученые обратились к стронцию, чтобы выяснить, может ли он образовывать стабильные полигидриды. Алгоритм USPEX теоретически предсказал, что стабильное соединение SrH22 должно существовать при давлениях 80–140 ГПа.
Исследовательская группа профессоров Сяоли Хуан и Тянь Цуй из Цзилиньского университета провела эксперимент по синтезу этого соединения, легируя молекулярный водород стронцием, то есть добавляя небольшое количество этого металла в качестве примеси. Полученная картина полностью соответствовала прогнозу.
«Эксперимент и теория дополняют друг друга. В нашем исследовании мы выяснили, что атомы стронция расположены высокоупорядоченно, а атомы водорода „размазаны“ в пространстве, постоянно движутся и в целом ведут себя скорее как жидкость», — говорит аспирант Сколтеха Дмитрий Семенок.
Экспериментально подтвержденный полигидрид стронция SrH22 — самое богатое водородом соединение, известное на сегодняшний день. Высокая подвижность водорода делает SrH22 хорошим проводником, открывая возможности его использования. Это позволит получать новые ценные полигидриды. Другим возможным применением открытия является дизайн новых соединений для водородных аккумуляторов.
«Гидриды стронция очень интересны с химической точки зрения и, возможно, если их разбавить другими металлами с бо́льшим количеством электронов — иттрием, цирконием, титаном — можно будет получить высокотемпературную сверхпроводимость», — поясняет Оганов.
