Neue Eigenschaften von Uranverbindungen
Wissenschaftler aus Russland, China und den Vereinigten Staaten haben neue Uranhydride vorhergesagt und experimentell identifiziert, wobei sie für einige von ihnen die Supraleitung vorhergesagt haben.
Lion_on_helium/MIPT Press Office
Von besonderem Interesse für die Wissenschaftler sind die sogenannten "Hochtemperatursupraleiter", die bei weniger extremen Temperaturen supraleitend sind. Die Höchsttemperatursupraleiter sind bis heute bekannt und werden in der Elektronik bei -183° C eingesetzt (während der Rekord der Hochtemperatursupraleitung, der 1993 aufgestellt wurde, -138 °C betrug) und müssen daher ständig gekühlt werden. Im Jahr 2015 stellte ein seltenes Schwefelhydrid (H3S) einen neuen Rekord an Hochtemperatursupraleitung von -70 °C auf, allerdings bei Drücken von bis zu 1.500.000 atm.
Eine Gruppe von Physikern unter der Leitung von Professor of Skoltech und dem Moscow Institute of Physics and Technology (MIPT) Artem R. Oganov prognostizierte, dass ein viel niedrigerer Druck von etwa 50.000 atm 14 neue Uranhydride produzieren kann, von denen bisher nur einer, UH3, bekannt ist. Dazu gehören wasserstoffreiche Verbindungen wie UH7 und UH8, die die Wissenschaftler ebenfalls als supraleitend voraussagten. Viele dieser Verbindungen wurden dann in den Experimenten der Teams von Professor Alexander Goncharov am US Carnegie Institution of Washington (USA) und am Institute of Solid State Physics der Chinese Academy of Sciences gewonnen. Die Berechnungen deuten darauf hin, dass der Hochtemperatursupraleiter UH7 ist, der bei -219° C supraleitend wirkt - ein Temperaturniveau, das durch Dotierung weiter erhöht werden kann.
"Nachdem H3S entdeckt wurde, begannen die Wissenschaftler eifrig nach supraleitenden Hydriden in anderen Nichtmetallen wie Selen, Phosphor usw. zu suchen. Unsere Studie zeigte, dass Metallhydride in Bezug auf die Hochtemperatursupraleitung ein ebaenso großes Potenzial haben wie Nichtmetalle", sagt der Hauptautor der Studie Ivan Kruglov, Forscher im Computational Materials Discovery Laboratory am MIPT.
"Die beiden Highlights unserer Ergebnisse sind, dass Hochdruck eine erstaunlich reichhaltige Sammlung von Hydriden produziert, von denen die meisten nicht in die klassische Chemie passen, und dass diese Hydride tatsächlich gewonnen werden können und bei sehr niedrigen Drücken, vielleicht sogar bei Atmosphärendruck, supraleitend werden", sagt Artem Oganov.
Originalveröffentlichung
Kruglov, Ivan A. and Kvashnin, Alexander G. and Goncharov, Alexander F. and Oganov, Artem R. and Lobanov, Sergey S. and Holtgrewe, Nicholas and Jiang, Shuqing and Prakapenka, Vitali B. and Greenberg, Eran and Yanilkin, Alexey V.; "Uranium polyhydrides at moderate pressures: Prediction, synthesis, and expected superconductivity"; Science Advances; 2018
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