Празеодим и прорыв в области энергосбережения.

Празеодим, относящийся к группе редкоземельных металлов, применяется в различных отраслях промышленности: стекловарении, электронике, светотехнике. В марте 2020 г. в журнале Science Advance было размещено исследование, согласно которому было решено использовать празеодим в создании сверхпроводников. Это стало настоящим прорывом в области энергосберегающих технологий.

Коротко о сверхпроводниках.

Теория о сверхпроводниках относительно молода: ей занимаются всего 15 лет. Суть в том, что гидриды (соединения водорода) при определенных температурных условиях могут полностью терять электрическое сопротивление. Это означает, что передача электричества осуществляется без потерь и экономятся огромные объёмы энергии.

Однако до сих пор решается вопрос о том, как охлаждать гидрид до требуемой температуры. До настоящего времени все рассмотренные варианты не оправдывали себя:

• охлаждение гелием требовало дорогостоящего оборудования;
• для создания так называемого металлического водорода нужно было использовать давление, превышающее 4 млн атмосфер.

Чем может помочь празеодим.

Учёные из Сколтеха и Цзилиньского университета обнаружили, что празеодим, вступая в реакцию с гидридами, образует вещество, которое противоречит установленным химическим законам.

В первой статье на эту тему объяснялся процесс создания и наблюдения за проявлением физических свойств вещества.

Авторы Дмитрий Семенок и Ди Джоу описали синтез соединений, в которых было разное число атомов элементов.

Образцы, включавшие в себя празеодим и водород, подвергали воздействию давления до 40 Па, производимого на них 2 алмазами. Одновременно с этим вещества нагревались лазером. Это приводило к их сжатию и реакции, в результате которой образовывалось соединение PrH3.

Контакт с водородом плохо сказывался на алмазах, поэтому его решено было заменить на боран аммония. Повысив давление в образце, учёные получили PrH9.

Подобный опыт с родственным металлом лантаном привел к синтезу LaH10.

Противоречие общеизвестным законам состояло в том, что ни тот, ни другой металл не обладают валентностью, позволяющей образовывать такое большое количество водородных связей.

Учёные продолжили исследование с целью выяснить сверхпроводимость полученных веществ. Температура гидрида празеодима для превращения в сверхпроводник оказалась ниже (-264°С), чем лантана. Однако и этому нашлось объяснение: магнитные моменты атомов празеодима, снижающие сверхпроводимость.

Таким образом, исследователям удалось определить новый принцип синтеза соединений и выявить группу металлов которая является наиболее подходящей для сверхпроводников — это лантаноиды.