3 S, qui deviennent supraconducteurs aux températures relativement élevées de -77 et -107 °C, respectivement.
C'est même vrai par rapport aux leaders actuels, céramiques contenant du cuivre avec des températures de transition qui commencent à environ -135 °C. Malgré des recherches approfondies sur les systèmes soufre/hydrogène, de nombreuses questions importantes demeurent. Plus important encore, l'hydrogène sulfuré supraconducteur était auparavant produit à partir d'hydrogène sulfuré « normal », H 2 S, qui a été converti en un état semblable à un métal avec une composition de H 3 S sous des pressions d'environ 150 GPa (1,5 million de bar). De tels échantillons étaient inévitablement contaminés par des impuretés appauvries en hydrogène qui peuvent fausser les résultats expérimentaux. Pour éviter cela, les chercheurs dirigés par Vasily S. Minkov ont maintenant produit stoechiométrique H 3 S en chauffant le soufre élémentaire directement avec un excès d'hydrogène (H 2 ) avec un laser, sous pression. Ils ont également produit des échantillons à base de deutérium (D 2 ) - un isotope de l'hydrogène.
La cause de la température de transition relativement élevée de H 3 S est ses atomes d'hydrogène, qui résonnent avec une fréquence particulièrement élevée dans le réseau cristallin. Parce que les atomes de deutérium sont plus lourds que l'hydrogène, ils résonnent plus lentement, donc des températures de transition plus basses étaient attendues pour D 3 S. L'équipe de l'Institut Max-Planck de chimie (Mayence, Allemagne), l'Université de Chicago (États-Unis), et le Centre de recherche nucléaire de Soreq (Yavne, Israël) a utilisé une variété de méthodes analytiques pour affiner les diagrammes de phase pour H 3 S et D 3 S par rapport à la pression et à la température, et d'apporter un éclairage supplémentaire sur leurs propriétés supraconductrices.
A 111 à 132 GPa et 400 à 700 °C, les synthèses produites non métalliques, des structures isolantes électriquement (phases Cccm) qui ne deviennent pas un métal lorsqu'elles sont refroidies ou pressurisées davantage. Ils contiennent H 2 (ou D 2 ) unités au sein de la structure cristalline, qui supprime la supraconductivité. Les structures supraconductrices recherchées, phases cubiques Im-3m, ont été obtenus par des synthèses supérieures à 150 GPa à 1200 à 1700 °C. Ils sont métalliques et brillants avec une faible résistance électrique. De 148 à 170 GPa, échantillons de Im-3m-H 3 S avait des températures de transition autour de -77 °C. Le D 3 Les analogues S avaient une température de transition d'environ -107 °C à 157 GPa, ce qui est nettement plus élevé que prévu. La diminution de la pression conduit de manière réversible à une réduction brutale de la température de transition et à une perte des propriétés métalliques. Ceci est causé par des distorsions rhomboédriques dans la structure cristalline (phase R3m). Le chauffage sous pression transforme de manière irréversible la phase R3m en phase Cccm. R3m est clairement une phase intermédiaire métastable qui ne se produit que lors de la décomposition.
À l'avenir, les chercheurs espèrent trouver d'autres composés riches en hydrogène qui peuvent être convertis en métaux sans haute pression et devenir supraconducteurs à température ambiante.
