Les chercheurs de Skoltech et leurs collègues du MIPT et du Centre chinois de recherche avancée en science et technologie à haute pression ont exploré par ordinateur la stabilité des composés étranges de l'hydrogène, du lanthane et du magnésium qui existent à très haute pression. En plus d'adapter les différentes combinaisons de trois éléments aux conditions dans lesquelles ils sont stables, l'équipe a découvert cinq composés complètement nouveaux d'hydrogène et de magnésium ou de lanthane uniquement.
Publié dans Physique des matériaux aujourd'hui , l'étude fait partie de la recherche en cours de supraconducteurs à température ambiante, dont la découverte aurait d'énormes conséquences pour l'ingénierie énergétique, les transports, les ordinateurs et bien plus encore.
"Dans le système jusqu'alors inexploré de l'hydrogène, du lanthane et du magnésium, nous trouvons LaMg3 H28 être le supraconducteur le plus « chaud ». Il perd sa résistance électrique en dessous de –109°C, à environ 2 millions d'atmosphères – ce n'est pas un record, mais ce n'est pas mauvais du tout non plus", a commenté le chercheur principal de l'étude, le professeur Artem R. Oganov de Skoltech.
"Mais ce qui est important, c'est que nous fournissons également une nouvelle confirmation de la validité d'une règle empirique qui guide la recherche de supraconducteurs à plus haute température. C'est la découverte centrale de l'article, avec les cinq nouveaux composés binaires, dont LaH13 et MgH38 . Il s'agit de compositions très exotiques pour lesquelles aucune explication théorique n'a encore été proposée."
"De plus, nous avons proposé une nouvelle approche pour étudier de très grands espaces chimiques et démontré son efficacité pour le système La-Mg-H", a déclaré Ivan Kruglov, qui a mené cette étude au MIPT.
Quant à la règle empirique confirmée par l’étude, elle concerne le transfert d’électrons des atomes métalliques vers les atomes d’hydrogène. On pense que ce qui favorise la supraconductivité, ce sont les nombreuses liaisons covalentes relativement faibles entre de nombreux atomes d'hydrogène, connectés dans un réseau 3D.
Cependant, un atome d’hydrogène peut capturer jusqu’à un électron entier du lanthane ou du magnésium, le transformant en un ion hydrure négatif qui ne recherche aucune autre liaison chimique. Alternativement, si l'hydrogène ne reçoit aucun électron des atomes métalliques, il satisfait ce besoin en formant H2 molécules avec d'autres atomes d'hydrogène.
"Il s'avère qu'une moyenne d'un tiers d'électron par atome d'hydrogène est le nombre magique", a déclaré Oganov. "Plus on s'en rapproche, mieux c'est pour la supraconductivité. Cela est constaté depuis un certain temps, et notre étude apporte une nouvelle confirmation, cette fois sur un système chimique assez complexe."
Plus d'informations : Grigoriy M. Shutov et al, Hydrures supraconducteurs ternaires dans le système La – Mg – H, Materials Today Physics (2023). DOI :10.1016/j.mtphys.2023.101300
Fourni par l'Institut des sciences et technologies de Skolkovo
