За последние 5 лет сотрудниками отдела успешно ведутся научные исследования в рамках грантов РНФ (№ 19-72-00095, 19-12-00414, 17-72-20200, 14-12-00848), РФФИ (19-29-12016,17-02-00766, 18-32-01066), госконтрактов.

Синтез гидридов тория ThH4 , ThH6 , ThH9 и ThH10. Путь к комнатной сверхпроводимости

D.V. Semenok¹, A.G. Kvashnin^1,2, A.G. Ivanova³, V. Svitlyk⁴, V.Yu. Fominski⁵ , A.V. Sadakov⁶, O.A. Sobolevskiy⁶, V.M. Pudalov⁶, I.A. Troyan³, A.R. Oganov^1,2,7

1 Skolkovo Institute of Science and Technology, Skolkovo Innovation Center 121025, 3 Nobel Street, Moscow, Russia
2 Moscow Institute of Physics and Technology, 141700, 9 Institutsky Lane, Dolgoprudny, Russia
3 Shubnikov Institute of Crystallography, Federal Scientific Research Center Crystallography and Photonics, Russian Academy of Sciences, Moscow 119333, Russia
4 ID27 High Pressure Beamline, ESRF, BP220, 38043 Grenoble, France
5 National Research Nuclear University MEPhI (Moscow Engineering Physics Institute), Kashirskoe sh., 31, Moscow 115409, Russia
6 P.N. Lebedev Physical Institute, Russian Academy of Sciences, 119991 Moscow, Russia
7 International Center for Materials Discovery, Northwestern Polytechnical University, Xi’an 710072, China

При высоком давлении синтезированы два новых сверхпроводника гидридов тория с высокими значениями T_C : ThH₁₀ (Fm₃m) и ThH₉ (P6₃/mmc), а также три других полигидрида ThH₆ (Cmc2₁), ThH₄ (P321) и ThH₄ (I4/mmm). Экспериментально установлены критические температуры сверхпроводящего перехода T_C = 159–161 K для ThH₁₀ и TC = 146 К для ThH₉, а также верхние критические магнитные поля μHC = 45 и 38 Тесла, соответственно, при давлениях 170–175 ГПа. Экспериментально показано, что сверхпроводник fcc-ThH₁₀ остаётся стабильным до давления 85 ГПа, что делает этот материал уникальным среди всех известных полигидридов металлов с высоким ТС. Значение критических температур Тс в fcc-ThH₁₀ и ThH₉ одно из самых высоких, которая была достигнута до настоящего времени экспериментально.
Кроме того экспериментально обнаружены фазовые переходы, индуцированные давлением в соединениях ThH₄ (P321 → I4/mmm → Fmmm) и ThH₁₀ (Fm3m → Immm).
Полученные экспериментальные результаты окажут сильное влияние на понимание химии гидридов металлов под высоким давлением и приблизят нас к достижению сверхпроводимости при комнатной температуре.

 Публикация:
D.V. Semenok, A.G. Kvashnin, A.G. Ivanova, V. Svitlyk, V.Yu. Fominski, A.V. Sadakov, O.A. Sobolevskiy, V.M. Pudalov, I.A. Troyan, A.R. Oganov.
"Superconductivity at 161K in thorium hydride ThH10: Synthesis and properties".// Materials Today, 2020. V 33, P. 36-44.

https://doi.org/10.1016/j.mattod.2019.10.005

Пять наиболее значимых научных результатов, опубликованных в 2016—2020 г.г.

1. A. Troyan, R. Gavriliuk, A. Rüffer, A. Chumakov, I. Mironovich, D. Lyubutin, A.P. Perekalin, M.I. Drozdov, M.I. Eremets. Observation of superconductivity in hydrogen sulfide from nuclear resonant scattering. // Science ,2016. V. 351. P.1303-1306.

2. D.V. Semenok, A.G. Kvashnin, A.G. Ivanova, V. Svitlyk, V.Y. Fominski, A.V. Sadakov, O.A. Sobolevskiy, V.M. Pudalov, I.A. Troyan, A.R. Oganov. Superconductivity at 161 K in thorium hydride ThH10: Synthesis and properties. // Materials Today, 2020. P. 36-44. V. 33&

3. S. Yagupov, M. Strugatsky, K. Seleznyova, Y. Mogilenec, N. Snegirev, N.V. Marchenkov, A.G. Kulikov, Y.A. Eliovich, K.V. Frolov, Y.L. Ogarkova, I.S. Lyubutin. Development of a Synthesis Technique and Characterization of High-Quality Iron Borate FeBO3 Single Crystals for Applications in Synchrotron Technologies of a New Generation. // Crystal Growth & Design, 2018. P. 7435–7440. 

4. I.S. Lyubutin, M.A. Chuev, S.S. Starchikov, K.O. Funtov. Helical spin ordering in the multiferroic Ba3NbFe3Si2 O14 of the langasite family probed by Mössbauer spectroscopy. // Physical Review Journals, 2018. B. 94.

5. I.S. Lyubutin, C.R. Lin, S.S. Starchikov, A.O. Baskakov, N.E. Gervits, K.O. Funtov, Y.T. Tseng, W.J. Lee, K.Y. Shih, J.S. Lee. Structural, Magnetic, and Electronic Properties of Mixed Spinel NiFe2-xCrxO4 Nanoparticles Synthesized by Chemical Combustion, Inorg. // Inorganic Chemistry, 2017. P. 12469–12475.