Сайт переехал physreal.com

В качестве альтернативного способа металлизации водорода было предложено [1] сжимать молекулярные вещества с большим содержанием последнего, такие как, например, SiH₄ (силан), CH₄, GeH₄, SnH₄ и т.п. В этих веществах электронная плотность на атомах водорода исходно очень высока вследствие так называемого “химического сжатия”, и поэтому ожидается, что они могут стать металлами уже при P » 100 ГПа. В работе [2] (с участием нескольких российских авторов) обнаружено, что силан переходит в металлическое состояние при P » 50 ГПа. Более того, при охлаждении наблюдается сверхпроводящий переход, температура которого с ростом давления увеличивается от 7 К до 17.5 К, затем уменьшается и вновь начинает расти (рис.1).

Рис.1. Зависимость критической температуры T_c силана SiH₄ от давления. Темные и светлые кружки – результаты, полученные при увеличении и уменьшении давления, соответственно.

 

Анализ спектров рентгеновской дифракции показал, что металлическая фаза имеет гексагональную плотноупакованную структуру с двумя формульными единицами в элементарной ячейке и с высокой концентрацией атомов водорода, образующих трехмерную проводящую сетку (рис.2). При P = 113 ГПа периоды решетки равны a = b = 0.267 нм,  c = 0.449 нм. Расстояние между атомами водорода составляет 0.154 нм в плоскости a-b и 0.118 нм вдоль оси c. Как считают авторы [2], резкий рост T_c в окрестности P » 100 ГПа может быть связан с изменением поверхности Ферми, что влияет на электрон-фононное взаимодействие. Вид кривой T_c(P) при 90 ГПа < P < 120 ГПа наводит на мысль, что в силане можно достичь гораздо более высоких величин T_c.

 

Рис.2. Структура твердого силана SiH₄ в металлическом состоянии. Большие кружки – атомы Si, маленькие кружки – атомы H.

 

Однако неконтролируемое изменение давления в процессе нагрузки не позволило авторам [2] детально исследовать этот диапазон P. Между тем теоретики предсказывают, что T_c в SiH₄ может достигать 80 К [3].

1. N.W.Ashcroft, Phys.Rev.Lett. 92, 187002 (2004).

2. M.I.Eremets et al., Science 319, 1506 (2008).

3. JX.J.Chen et al., arXiv:0803.2713v1.