Физики создали лучший аналог металлического водорода

Группа американских учёных из Стэнфорда (Stanford University), института Карнеги (Carnegie Institution of Washington) и Национальной ускорительной лаборатории (SLAC National Accelerator Laboratory) изготовила сплав, по многим параметрам и по строению приближающийся к металлическому водороду (Metallic hydrogen) — очень необычному материалу, в получении которого учёные не особенно преуспели (либо создавали его на краткое мгновение, либо результаты экспериментов оказывались под сомнением).

Как обычно, для сжатия образцов учёные применяли алмазные наковальни (фото Wendy Mao).

Металлический водород, согласно моделям, является сверхпроводником при комнатной температуре. Некоторые прогнозы гласят, что можно добиться его устойчивости даже нормальном давлении. А это сулит большие перспективы в области энергетики. Однако, для формирования металлического водорода необходимо давление порядка 3-4 (или даже чуть выше — зависит от условий) миллионов атмосфер. А это — больше, чем в центре Земли. Не первый год множество лабораторий проводят опыты по созданию материалов, близких по своим свойствам к металлическому водороду: уже только одни эти "синицы в руках" могут многое рассказать о строении и поведении "журавля в небе".

Перспективным материалом для моделирования металлического водорода считается моносилан (SiH₄). Он богат водородом, а для его фазового перехода нужно хотя и очень высокое давление, но всё же меньшее, чем требуется для "обращения" самого водорода. В частности, в прошлом году учёные на опыте доказали, что под большим давлением силан превращается в металл, а при дальнейшем сжатии и охлаждении — в сверхпроводник.

Ныне американские физики пошли ещё дальше. Они создали два сплава силана с водородом, подвергнув их сильному сжатию. В первом их начальная пропорция составляла 1 : 1, а во втором 5 : 1 в пользу водорода. "Люди уже определили, что чистый силан может быть сверхпроводником, — сказала Венди Мао (Wendy Mao), одна из участниц новой работы. — Следующий шаг заключается в том, чтобы определить, что произойдёт, если у вас есть нечто, состоящее в основном из водорода с небольшой добавкой силана. Может быть, вы можете получить то, что будет ближе к (металлическому) водороду?"

Выяснилось, что при давлении более 6 гигапаскалей происходит кристаллизация системы SiH₄-H₂, а это куда более скромные условия, чем те, при которых в твёрдое состояние (но ещё даже не металлическое) переходит чистый водород. При этом, хотя содержание силана в самых насыщенных водородом образцах твёрдого сплава оказалось очень мало (до 1 молярного процента), влияние этого соединения на связи водород-водород было просто огромным.