物理学者は、リチウムとマグネシウムの二重水素化物Li2MgH16が摂氏200度まで超伝導状態を維持することを理論的に予測しました。ただし、このためには、化合物を250ギガパスカルのオーダー、つまり250万気圧のオーダーの高圧下に置く必要があります、と著者はジャーナルPhysical ReviewLettersに書いています。
超伝導は、特定の物質が抵抗なしで電流を伝導できるようにする量子現象です。この現象は、1911年にヘイケカメルリングオンネスによって発見され、2年後にノーベル物理学賞を受賞しました。
原則として、超伝導は低温で観測され、最初に発見された超伝導体は絶対零度に近い状態になりました。しかし、物理学者は、臨界温度が上昇し続ける物質を徐々に発見しました。それにもかかわらず、地球の表面の標準的な条件下で超伝導を達成することはまだ可能ではありません。
記録破りの超伝導体の探索は、すでに発見された高温超伝導体を説明できる本格的な理論の欠如によって複雑になっています。近年、数百万気圧の高圧で水素を含む化合物の優れたパラメータに関する研究が行われています。特に、硫化水素SH3と水素化ランタンLaH10は、それぞれ約200ケルビンと260ケルビンで抵抗なしに電流を流し始めます。水素化ランタンは現在、臨界温度の記録を保持しています。
理論的な観点から、水素化物は、水素の好ましい品質と、アルカリ金属によって容易に分割される自由電子の利用可能性を兼ね備えています。極端な圧力では、化合物の水素含有量が高いため、金属水素の特性、つまり高いフォノン周波数と電子との強いペアリングが得られます。
Yanming Maの指導の下、吉林大学の中国の物理学者の理論的研究では、リチウムとマグネシウムの二重水素化物Li2MgH16は、室温だけでなく、最大約473ケルビン、つまり約摂氏200度。これは、すべての予測の記録値です。ただし、他の水素化合物と同様に、これには高圧が必要になります。この場合、250ギガパスカル、つまり250万気圧であり、これは地球のコアの状態にほぼ対応します。
新しい作業の重要なアイデアは、水素ともう1つの元素で構成される二元水素化物ではなく、2つの追加元素がある三元水素化物を検討することでした。この場合、可能な組み合わせの数、したがって、物質のさまざまなパラメータの値の潜在的な範囲が急激に増加します。ただし、3元素化合物の研究もはるかに面倒です。
この記事で説明されているリチウムおよびマグネシウム水素化物Li2MgH16は、電子供与体として機能するリチウムをドープしたマグネシウム水素化物MgH16と見なすことができます。それ自体では、MgH16は高圧でその構造を保持せず、水素分子がそれから分離されます。これは、超伝導を妨げる望ましくない効果です。密度汎関数理論の枠内でのMa基の計算によれば、リチウムの導入により物質の安定化が可能になります。
それにもかかわらず、超伝導体を検索する理論的な方法は、不十分な精度のままです。たとえば、密度汎関数理論は、水素化ランタンの遷移圧力がはるかに高いことを予測しました。この点で、ますます複雑な化合物を研究することと、極端な圧力が少ない超伝導体を探す方法を学ぶことの両方を可能にするモデルには、改良が必要です。
以前、物理学者は、グラフェンモアレ超格子の超伝導が調整可能であることを示し、超伝導と磁性の共存のユニークな例を見つけ、ヒ素鉄をベースにした超伝導体が圧電磁石であることを確認しました。
