Пошук нових надпровідних з'єднань з критичною температурою переходу Тс близькою до кімнатної температури в умовах дії тиску

Анотація

В рамках квантової теорії надпровідності Бардіна-Купера-Шриффера (BCS-теорії) з використанням методів фіз-хімії аналізу рівноважних кристалічних структур пропонується новий хімічний склад надпровідних сполук, що утворюються на основі елементів п'ятої групи (напівметалів), які задовольняють всім умовам для переходу в надпровідний стан за температур, близьких до кімнатних і тиску ≈10⁷ Па.
В якості вихідних хімічних елементів, з яких можна синтезувати надпровідні сполуки в умовах дії тиску, крім гідридів, можна використовувати речовини, що допускають "колективізацію" електронів. Найбільш придатними речовинами в цьому сенсі є елементи п'ятої групи періодичної системи або, так звані, напівметали, до яких відносяться Bi, Sb, As, графіт і ін. Ці елементи, за своїми електричними властивостями, займають проміжне положення між металами і напівпровідниками. Для них характерним є незначне перекриття валентної зони і зони провідності, що призводить, з одного боку, до того, що вони залишаються хорошими провідниками електрики аж до абсолютного нуля температури, а з іншого боку, мають значно меншу, в порівнянні з металами, густину носіїв заряду. При цьому в цих речовинах в широкому інтервалі температур при атмосферному тиску зберігається стабільність твердої фази і, що дуже важливо, вже в початковому стані реалізується часткова "колективізація" валентних електронів, притаманна металам.
Показано, що під дією тиску p~10⁷Пa напівметали можуть перетворюватися на метали, які характеризуються специфічним енергетичним спектром електронів. Зміна структури і параметрів енергетичного спектра електронної підсистеми полуметаллов супроводжується збільшенням константи спарювання електронів і щільності електронних станів на рівні Фермі. У свою чергу, збільшення зазначених параметрів обумовлює можливість переходу полуметаллов в надпровідний стан при температурі ~300К.