Исследование сверхпроводимости с электрон-фононным механизмом спаривания в гидридах, боридах и карбидах металлов, стабилизированных давлением

Проект посвящен теоретическому исследованию современными методами компьютерного моделирования бинарных и тройных кристаллических систем метал-водород, метал-бор (Me-B), металл-углерод (Me-C), в общем случае, стабилизированных высокими давлениями. Данные системы перспективны с точки зрения реализации в них сверхпроводимости (СП) за счет классического механизма электрон-фононного спаривания с критическими параметрами перехода, превышающими параметры MgB2 (для боридов), и H3S (для гидридов), что важно для приложений в области техники сильных магнитных полей, магнитно-резонансной томографии, спектроскопии ЯМР и в СП-электронике. Как показали недавние исследования (arXiv:180807039 и arXiv:180807695), в гидриде LaH10 при 150-188 ГПа реализуется сверхпроводимость с критической температурой 215-245 К, что выше, чем в ранее найденном гидриде серы (H3S). Кроме того, установленное теоретически распределение сверхпроводящих свойств среди гидридов металлов, оказывается коррелирующим со значением плотности электронных состояний на уровне Ферми, а критическая температура сверхпроводящего перехода достигает максимальных значений для некоторого оптимального DOS. В рамках проекта нами также планируется выполнить экспериментальное исследование декагидрида тория (ThH10, см. arXiv:1711.00278v2), аналогичного LaH10, а также ряда боридов и бор-карбидных систем стронция, лития, бериллия, и также элементов ряда лантаноидов, как в условиях высоких давлений в алмазных ячейках, так и при обычных условиях. Также планируется найти области их стабильности, выполнить расчеты по исследованию распределения их электронных и СП свойств по ПСХЭ им Д. И. Менделеева, выполнить экспериментальный синтез лучших найденных соединений и верификацию результатов расчетов. Наличие корреляции максимальной Тс сверхпроводящих боридов, стабилизированных давлением, аналогичной ранее найденной для гидридов, позволяет рассчитывать на отыскание боридов металлов с еще большей критической температурой, чем диборид магния (39 K). Недавние экспериментальные синтезы ранее предсказанных фаз LiH10+x, CeH9 успешные работы по UH7, FeH5, H3S, Si2H6 указывают на то, что современное компьютерное материаловедение достигло высокого уровня достоверности в предсказании новых бинарных систем, и позволит выполнить поставленные в проекте задачи.