Un gruppo di scienziati guidati da Artem Oganov di Skoltech e dall'Istituto di fisica e tecnologia di Mosca, e Ivan Troyan dell'Istituto di Cristallografia di RAS è riuscito a sintetizzare torio decaidruro (ThH ₁₀ ), un nuovo materiale superconduttore con l'altissima temperatura critica di 161 kelvin. I risultati del loro studio, sostenuto da una sovvenzione della Russian Science Foundation, sono stati pubblicati sulla rivista Materiali oggi .

Una proprietà davvero notevole dei materiali quantistici, la superconduttività è la completa perdita di resistenza elettrica in condizioni piuttosto specifiche, e a volte molto duro, condizioni. Nonostante l'enorme potenziale dei computer quantistici e dei rilevatori ad alta sensibilità, l'applicazione dei superconduttori è ostacolata dal fatto che le loro preziose proprietà si manifestano tipicamente a temperature molto basse o pressioni estremamente elevate.

Fino a poco tempo fa, l'elenco dei superconduttori era sormontato da un cuprato contenente mercurio, che diventa superconduttore a 135 kelvin, o −138 gradi Celsius. Quest'anno, decaidruro di lantanio, LaH ₁₀ , stabilire un nuovo record di -13 C, che è molto vicino alla temperatura ambiente. Sfortunatamente, quel superconduttore richiede pressioni che si avvicinano a 2 milioni di atmosfere, che difficilmente può essere mantenuto in applicazioni reali. Gli scienziati quindi continuano la loro ricerca di un superconduttore che mantenga le sue proprietà in condizioni standard.

Nel 2018, Alexander Kvashnin, un ricercatore del laboratorio di Oganov, previsto un nuovo materiale:poliidruro di torio, o ThH ₁₀ —con una temperatura critica di -32 C, stabile sotto 1 milione di atmosfere. In un recente studio, ricercatori di Skoltech, MIPT, l'Istituto di Cristallografia e l'Istituto di Fisica Lebedev dell'Accademia Russa delle Scienze (RAS) hanno ottenuto con successo ThH ₁₀ e ne ha studiato le proprietà di trasporto e la superconduttività.

I risultati del team hanno confermato le previsioni teoriche, dimostrando che ThH ₁₀ esiste a pressioni superiori a 0,85 milioni di atmosfere e mostra un'incredibile superconduttività ad alta temperatura. Gli scienziati hanno potuto determinare solo la temperatura critica a 0,7 milioni di atmosfere e hanno scoperto che era -112 C, che è coerente con la previsione teorica per quel valore di pressione. Questo rende ThH ₁₀ uno dei superconduttori ad alta temperatura da record.

"Teoria moderna, e in particolare, il metodo USPEX sviluppato da me e dai miei studenti, ancora una volta hanno mostrato il loro incredibile potere predittivo, " ha affermato Skoltech e il professor Artem Oganov del MIPT, che ha co-diretto lo studio. "ThH ₁₀ spinge i confini della chimica classica e possiede proprietà uniche che sono state previste teoricamente e recentemente confermate dall'esperimento. Soprattutto, i risultati sperimentali ottenuti dal laboratorio di Ivan Troyan sono di altissima qualità."

"Abbiamo scoperto che la superconduttività prevista in teoria esiste a -112 C e 0,7 milioni di atmosfere, " ha aggiunto il co-direttore dello studio Ivan Troyan. "Data la forte coerenza tra teoria ed esperimento, sarebbe interessante verificare se ThH ₁₀ mostrerà superconduttività fino a -30 C, -40 C e pressioni inferiori come previsto."

"L'idruro di torio è solo uno degli elementi di una classe ampia e in rapida crescita di superconduttori di idruro, " ha detto il primo autore dello studio, Skoltech Ph.D. studente Dmitry Semenok. "Credo che nei prossimi anni, la superconduttività dell'idruro si espanderà oltre la gamma criogenica per trovare applicazione nella progettazione di dispositivi elettronici".