Материалы, на 100% проводящие ток, существуют. Правда, пока при очень низких температурах. Еще в начале века их получили при температуре жидкого гелия (минус 269 градусов и ниже). Сделал это голландский физик Хейке Камерлинг-Оннес, за что и получил Нобелевскую премию в 1913 году. В середине 80-х произошел новый прорыв. Немецкий и швейцарский физики - Йоханнес Беднорц и Александр Мюллер, получили сверхпроводники при температуре жидкого азота (минус 198 градусов). И тоже получили Нобелевскую премию, в 1987 году.
Получит ли ее Артем Оганов, неизвестно. Но, вместе с рядом других ученых по всему миру, он ищет сверхпроводники при более высоких температурах. Чтобы их потом использовать в электросетях - без сильного охлаждения. Хорошая перспектива?
Об этих "комнатных" сверхпроводниках и о многом другом рассказал в беседе со Sputnik Армения известный физик-теоретик Артем Оганов, профессор лаборатории дизайна материалов в российском Сколтехе (Сколковский институт науки и технологий).
Он и его коллеги изучают совершенно необычное соединение. Оно состоит из одного атома лантана и сразу десяти атомов водорода (декагидрид лантана - LaH10). Такое вещество становится сверхпроводником при температуре минус 20 градусов. Правда, это вещество держится только при сверхвысоком давлении - почти два миллиона атмосфер. А при нормальном давлении атомы водорода разлетаются и вещество распадается. Как удерживать такое огромное давление, еще неясно. В промышленных масштабах это пока сделать не получается, только в лаборатории, поясняет Оганов.
Теперь он и его команда ищут сверхпроводники "два в одном": чтобы и охлаждать их сильно не пришлось, и давления много не требовалось.
"Сейчас мы думаем, что это могут быть за вещества. Пока ясного пути нет. Но в этом нет и особенной фантастики", - верит ученый.
Президент РФ Владимир Путин и химик, теоретик-кристаллограф Артем Оганов на выставке Всероссийского форума профессиональной навигации ПроеКТОриЯ (1 сентября 2017). Ярославль
О "комнатных сверхпроводниках" говорить пока рано. А вот другое вещество, которое рассчитали Оганов и его коллеги, можно использовать уже сейчас. Это сверхтвердое вещество, которое может заменить всем известный победит.
Еще год назад ученый предсказал это вещество, которое вскоре получили его коллеги. Это соединение из одного атома вольфрама и пяти атомов бора, так называемый пентаборид вольфрама (химическая формула - WB5). В природе он не встречается, но его можно синтезировать на производстве. Выяснилось, что пентаборид вольфрама в полтора раза тверже победита, а по стоимости отличается несущественно. Вольфрам – металл недешевый, но ведь и нынешний победит на 90% состоит из карбида вольфрама.
Работы были проведены по инициативе компании "Газпром нефть". Ей этот материал очень пригодится для бурения скважин. Промпроизводство нового соединения скоро начнется.
И снова сверхпроводимость
Ее нашли там, где совсем не предполагали. Очень многие известные нам вещества имеют кристаллическую структуру, то есть их атомы группируются в микроскопические кристаллы. Что у этих кристаллов происходит внутри, более или менее известно. А вот что происходит на границах между ними, мало кто задумывался.
"А на этой пограничной полосе могут образовываться новые соединения, причем не под сверхвысоким давлением, а в естественных условиях", - говорит ученый.
Конечно, соединения эти незримо малы. Но, пусть и на таком, незримом уровне, ученым удалось найти совсем необычную сверхпроводимость на границе двух веществ: кристаллов оксида титана и лантан-алюминия. По отдельности ни то, ни другое вещество – не сверхпроводник. А границе между ними образуется сверхпроводимость.
"Это не наше исследование, я его привел для примера – чтобы показать, что такие явления уже известны. А мы изучаем пограничные зоны уже в других соединениях", - добавил Оганов.
Может быть, годы спустя эти пограничные зоны помогут получить сверхпроводники тока для широкого применения.
Откуда на земле вода?
Как получить сверхпроводник? Вопрос очень важный, интересующий многих. А вот другой вопрос: из чего состоит наша Земля? Мало кому это интересно. А зря. Оганов не отворачивается и от этого вопроса.
Все мы помним из школы рисунок нашей Земли в разрезе. Кора, мантия, ядро. Из чего оно состоит? В основном из железа и никеля. Но на 15% это какие-то другие вещества, причем более легкие по массе. И они нам помогают узнать о том, как родилась и развивалась наша Земля. Например, если в земном ядре есть водород, то он мог соединяться с кислородом и образовывать воду. Именно так на Земле могла появиться вода. Хотя это тоже всего лишь одна из возможных гипотез.
Если вода попадает на поверхность земли из глубины, то, под воздействием температур, в глубине Земли могут быть зоны размягчения - там, где вода "подмывает" горные породы. Такие зоны действительно наблюдаются на большой глубине, на границе мантии с ядром.
Так что часть воды могла попасть в нашу атмосферу со льдом в хвостах комет, а другая часть – из центра Земли. Но снова – это лишь предположение. А что если в центре земли не водород, а например, углерод? Тогда бы сценарии развития Земли могли быть совершенно другими.
А как исследуют состав земного ядра? При помощи сейсмических волн. По тому, как проходят сейсмические толчки в глубине Земли, можно предположить, через какое вещество проходит эта ударная волна. Теперь Оганов и его коллеги по лаборатории анализируют, при каких сейсмических колебаниях как "отвечала" Земля, а значит – из чего она может состоять.
Хотеть не вредно
А если на Земле сама по себе образуется вода, то может, точно так же образуется и нефть?
На самом деле это возможно, но пока нет никаких экспериментальных подтверждений этому. Правда, уже известно, что в лаборатории такой процесс запустить можно. Но если говорить не о лабораторных, а о нефти и газе, то все свидетельства указывают, что они все-таки произошли от живых организмов.
"Однако, нельзя исключать, что когда-нибудь люди найдут и абиогенную нефть и газ. Почему бы и нет? Углерода во Вселенной много, водорода - еще больше. Несомненно, в ядре Земли они тоже были. Вопрос только в том, остались ли они там или улетучились, как легкие элементы", - рассказывает физик.
Заметим, Оганов часто бывает в Армении, а к своим исследованиям подключает и молодых армянских ученых.
Арам ГАРЕГИНЯН, Sputnik Армения