연구원들은 이상한 금속의 특성을 지닌 주석 수소화물을 발견했습니다

2023년 8월 30일

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Skolkovo 과학 기술 연구소

Skoltech, Shubnikov 결정학 연구소, 중국 베이징의 고압 과학 기술 첨단 연구 센터(HPSTAR)의 과학자들은 고압에서 형성된 금속과 수소의 화합물인 폴리하이드라이드의 초전도성을 탐구하고 있습니다. 이들 화합물은 구리산염 초전도체보다 더 높은 온도에서 기능할 것으로 예상됩니다.

러시아, 중국, 독일 및 미국의 다른 주요 연구 기관의 동료들과 함께 팀은 최근 Advanced Science에 이전에 알려지지 않은 주석 수소화물을 소개하는 기사를 발표했습니다.

초전도란 손실이나 저항 없이 전기를 전도하는 것을 말합니다. 초전도체는 전기 전송을 크게 단순화하고 기술 발전에 사용됩니다. 예를 들어 일반 컴퓨터의 용량을 초과하는 작업을 해결하는 데 수백만 배 빠른 대형 자석 및 양자 컴퓨터에 사용됩니다. 하지만 현재 이 기술은 초전도체가 매우 낮은 온도(대부분 -196°C 이하)에서만 작동하기 때문에 비용이 많이 듭니다.

"H3S 또는 LaH10과 같이 기록에 가까운 임계 온도를 갖는 새로운 물질이 발견된 후 고온 수소화물 초전도성이 관심을 끌기 시작했습니다. 이러한 맥락에서 수소화물의 전도성 및 초전도성의 물리적 메커니즘을 이해하고 분석하는 것이 중요합니다. 그렇지 않으면 부정확한 데이터를 얻을 수 있습니다. 우리의 연구는 이 문제를 성공적으로 해결했습니다."라고 에너지 전환 프로젝트 센터의 조교수인 Alexander Kvashnin은 연구 공동 저자입니다.

Skoltech 연구팀과 베이징의 고압 과학 기술 첨단 연구 센터(HPSTAR)는 상온 초전도성을 달성하기 위한 실험을 수행하고 있습니다. "이전에 우리는 최대 200만 기압의 압력에서 토륨, 이트륨, 세륨, 란타늄-이트륨 및 란타늄-세륨의 초전도 폴리하이드라이드를 연구했습니다. 우리가 달성할 수 있는 최대 온도는 약 253도 켈빈(약 -20°)이었습니다. C)"라고 연구 공동 저자이자 베이징 Dmitrii Semenok에 있는 고압 과학 기술 첨단 연구 센터(HPSTAR)의 박사후 연구원이자 Skoltech 졸업생은 말합니다.

새로운 논문에서 연구자들은 전기 수송 측정과 싱크로트론 X선 단결정 및 분말 회절을 통해 180만~240만 기압의 압력 하에서 주석(Sn)과 수소(H2) 사이의 화학적 상호 작용을 연구했습니다.

"실험을 위해 우리는 서로 강제로 누르는 두 개의 다이아몬드 모루가 있는 고압 다이아몬드 모루 셀을 사용합니다. 우리는 그 사이에 연구된 물질의 작은 샘플을 넣었습니다. 이 경우 물질은 분자 주석 수소화물인 액체 주석산이었습니다. SnH4. 다이아몬드를 압착할 때 50마이크로미터의 면적은 최대 200만~250만 기압에 달하는 상당히 높은 압력을 경험합니다.

"결과적으로 물질의 특성이 바뀌고 주석과 수소의 새로운 화합물이 나타납니다. 투명한 액체 SnH4는 반도체로 변한 다음 금속으로 변하고 나중에 임계 온도가 72 켈빈인 초전도체로 변합니다. 전기 수송 특성은 금속 납을 사용하여 분석되었습니다. 우리는 단결정과 분말 X선 회절을 사용하여 새로운 주석 수소화물의 구조를 연구했습니다."라고 Semenok은 설명합니다.